Научная статья на тему 'Эндофитные микроорганизмы как промоутеры роста растений в культуре in vitro'

Эндофитные микроорганизмы как промоутеры роста растений в культуре in vitro Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

CC BY
982
196
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Сельскохозяйственная биология
WOS
Scopus
ВАК
AGRIS
RSCI
Область наук
Ключевые слова
МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ / ЭНДОФИТЫ / ПИТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ / РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА РАСТЕНИЙ / ФИТОГОРМОНЫ / MICROPROPAGATION / ENDOPHYTE / PLANT CULTURE MEDIA / GROWTH REGULATORS / PHYTOHORMONES

Аннотация научной статьи по агробиотехнологии, автор научной работы — Самарина Л.С., Маляровская В.И., Рогожина Е.В., Малюкова Л.С.

Размножение растений in vitro представляет собой развитое направление современных биотехнологий, однако для многих культур, в первую очередь древесных, до сих пор нет эффективных протоколов микроразмножения. Низкий выход стерильных эксплантов на этапе введения в культуру, низкие коэффициенты размножения и укоренения микропобегов в пассажах основные проблемы микроразмножения сортов многолетних культур. Введение растительных эксплантов в стерильную культуру оказывает стрессовое воздействие, так как сопряжено с повреждением тканей, их обработкой агрессивными стерилизующими веществами, антибиотиками и др. Это может стать причиной внезапного возникновения вирулентных эндофитов в процессе последующего пассирования. Ассоциированные с растением микроорганизмы до недавнего времени считались проблемой в микроразмножении, вызывающей контаминацию эксплантов in vitro. Однако в последние годы было доказано, что колонизация эндофитами часто играет важную роль в увеличении жизнестойкости растений как в условиях in vitro, так и при последующем культивировании in vivo. Положительные результаты отмечали при применении Beauveria bassiana (J. Akello с соавт., 2007), Piriformospora indica и других представителей семейства Sebacinales (P. Sharma с соавт., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting с соавт., 2008), Ophistomaподобных видов грибов (M. Mucciarelli с соавт., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik с соавт., 2003), Trichoderma harzianum и других видов рода Trichoderma (P. Franken с соавт., 2012). Из бактерий изучались Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin с соавт., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson с соавт., 2014), Azospirillum brasilense (E.E. Larraburu с соавт., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu с соавт., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg с соавт., 2004), B. megaterium (P. Trivedi с соавт., 2007), Burkholderia phytofirmans (E.A. Ait Barka с соавт., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan с соавт., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza с соавт., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei с соавт., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch с соавт., 2014), Pseudomonas fluorescens (J. Thomas с соавт., 2010) и P. putida (R. Lifshitz с соавт., 1987). При этом остается неясно, какой фактор служит триггером, вызывающим у эндофитов смену мутуализма на патогенез. Единственным способом контроля этого процесса пока что остается выбор оптимального времени пассирования, оптимальных условий культивирования и состава питательной среды. Таким образом, в культуре клеток и тканей растений можно сохранить мутуалистический симбиоз с выгодой для растения-хозяина и для эндофита. Исследования в этой области, проведенные для ряда древесных и травянистых культур, подтвердили высокую эффективность биотизации растительных культур in vitro для решения проблем размножения и укоренения. Для микроразмножения растений исследователи применяли широкий спектр микроорганизмов: арбускулярные микоризные грибы, эктомикоризные грибы, эрикоидные микоризные грибы, а также различные виды бактерий. Было показано, что бактериальные и грибные эндофиты могут стимулировать рост растений через индукцию системной устойчивости к патогенам, синтеза фитогормонов и улучшения транспорта воды и питательных веществ. При этом основными проблемами их широкого применения в микроразмножении растений остаются сложности классификации и получения чистой культуры микроорганизмов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по агробиотехнологии , автор научной работы — Самарина Л.С., Маляровская В.И., Рогожина Е.В., Малюкова Л.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENDOPHYTES, AS PROMOTORS OF in vitro PLANT GROWTH

In vitro plant propagation is a developed biotechnology, however until now there are no effective protocols for many perennials, especially for trees. High contamination of mature explants during tissue culture initiation, low multiplication and rooting during following passages are the main challenges. Aseptic culture of explants is associated with stress due to tissue damage and exposition to aggressive disinfectants and antibiotics during initiation. These could be the reasons of virulence of endophytes in following propagation. Plant-associated microorganisms were until recently seen as a problem for micropropagation, leading to contamination of in vitro explants. However recent studies showed that colonization of endophytes often play crucial role for increasing viability of in vitro and ex vitro plants. Most endophytes affect positively plant growth, providing nutrients and exhibiting antagonism to pathogens, as well as decreasing stress effects on plants. Beneficial effects were obtained in using Beauveria bassiana (J. Akello et al., 2007), Piriformospora indica and other members of family Sebacinales (P. Sharma et al., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting et al., 2008), Ophistomalike fungi (M. Mucciarelli et al., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik et al., 2003), Trichoderma harzianum and other Trichoderma species (P. Franken et al., 2012). Of bacteria, Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin et al., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson et al., 2014), Azospirillum brasilense (E.E. Larraburu et al., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu et al., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg et al., 2004), B. megaterium (P. Trivedi et al., 2007), Burkholderia phytofirmans (E.A. Ait Barka et al., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan et al., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza et al., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei et al., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch et al., 2014), Pseudomonas fluorescens (J. Thomas et al., 2010) и P. putida (R. Lifshitz et al., 1987) also can beneficially influence plants. But until now it is unclear which factor is a trigger switched endophytes from mutualism to virulence. The only way to control such a change is to develop optimal conditions (time of obtaining explants, culture media composition and pH, temperature, etc.) in view to save in vitro mutualism with benefit for both host plant and the endophyte. Studies of many perennials showed the in vitro biotization to be helpful in microclonal propagation and plant rooting. Particularly, arbuscular micorhyza, ectomicorhyzal fungi, ericoid micorhyzal fungi, and wide range of bacteria influence positively plant micropropagation. Bacterial and fungal endophytes could stimulate plant growth due to activation of plant protection mechanisms, induction of systemic resistance to pathogens, phytohormone synthesis and better transport of water and nutrients. In this, the difficulties of classification and obtaining pure cultures of microorganisms are the main problems faced with.

Текст научной работы на тему «Эндофитные микроорганизмы как промоутеры роста растений в культуре in vitro»

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2017, том 52, № 5, с. 917-927

УДК 633/635:57.086.83:579 doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.917rus

ЭНДОФИТНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ КАК ПРОМОУТЕРЫ РОСТА РАСТЕНИЙ В КУЛЬТУРЕ in vitro

(обзор)

Л.С. САМАРИНА, В.И. МАЛЯРОВСКАЯ, Е.В. РОГОЖИНА, Л.С. МАЛЮКОВА

Размножение растений in vitro представляет собой развитое направление современных биотехнологий, однако для многих культур, в первую очередь древесных, до сих пор нет эффективных протоколов микроразмножения. Низкий выход стерильных эксплантов на этапе введения в культуру, низкие коэффициенты размножения и укоренения микропобегов в пассажах — основные проблемы микроразмножения сортов многолетних культур. Введение растительных эксплан-тов в стерильную культуру оказывает стрессовое воздействие, так как сопряжено с повреждением тканей, их обработкой агрессивными стерилизующими веществами, антибиотиками и др. Это может стать причиной внезапного возникновения вирулентных эндофитов в процессе последующего пассирования. Ассоциированные с растением микроорганизмы до недавнего времени считались проблемой в микроразмножении, вызывающей контаминацию эксплантов in vitro. Однако в последние годы было доказано, что колонизация эндофитами часто играет важную роль в увеличении жизнестойкости растений как в условиях in vitro, так и при последующем культивировании in vivo. Положительные результаты отмечали при применении Beauveria bassiana (J. Akello с со-авт., 2007), Piriformospora indica и других представителей семейства Sebacinales (P. Sharma с соавт., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting с соавт., 2008), Ophistoma-подобных видов грибов (M. Mucciarelli с соавт., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik с соавт., 2003), Trichoderma harzianum и других видов рода Trichoderma (P. Franken с соавт., 2012). Из бактерий изучались Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin с соавт., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson с соавт., 2014), Azospirillum brasilense (E.E. Larraburu с соавт., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu с соавт., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg с соавт., 2004), B. megaterium (P. Trivedi с соавт., 2007), Burkholderia phytofirmans (E.A. Ait Barka с соавт., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan с соавт., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza с соавт., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei с соавт., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch с соавт., 2014), Pseudomonas fluo-rescens (J. Thomas с соавт., 2010) и P. putida (R. Lifshitz с соавт., 1987). При этом остается неясно, какой фактор служит триггером, вызывающим у эндофитов смену мутуализма на патогенез. Единственным способом контроля этого процесса пока что остается выбор оптимального времени пассирования, оптимальных условий культивирования и состава питательной среды. Таким образом, в культуре клеток и тканей растений можно сохранить мутуалистический симбиоз с выгодой для растения-хозяина и для эндофита. Исследования в этой области, проведенные для ряда древесных и травянистых культур, подтвердили высокую эффективность биотизации растительных культур in vitro для решения проблем размножения и укоренения. Для микроразмножения растений исследователи применяли широкий спектр микроорганизмов: арбускулярные микоризные грибы, эктомикоризные грибы, эрикоидные микоризные грибы, а также различные виды бактерий. Было показано, что бактериальные и грибные эндофиты могут стимулировать рост растений через индукцию системной устойчивости к патогенам, синтеза фитогормонов и улучшения транспорта воды и питательных веществ. При этом основными проблемами их широкого применения в микроразмножении растений остаются сложности классификации и получения чистой культуры микроорганизмов.

Ключевые слова: микроразмножение, эндофиты, питательные среды, регуляторы роста растений, фитогормоны.

Размножение растений in vitro — развитое направление биотехнологии, однако для многих культур, в первую очередь для сортов древесных, до сих пор не разработаны эффективные протоколы микроразмножения (1, 2). Основные причины этого заключаются в низком выходе стерильных эксплантов на этапе введения в культуру и низких коэффициентах размножения и укоренения микропобегов в пассажах. Поверхностная стерилизация эксплантов и обработки антибиотиками не освобождают ткани растений от эндофитной микрофлоры, но часто провоцируют вирулентность обитающих в них латентных микроорганизмов (3). В процессе культивирования бактерии и грибы могут проявиться в первом или, что происходит чаще, после нескольких пассажей (так называемая вторичная инфекция) (4-

6). К тому же даже при отсутствии видимых следов микроорганизмов в культуре эксплантов эффективность размножения и укоренения микропобегов многолетних растений зачастую низка (7, 8), причиной чего также может быть нарушение баланса эндофитных бактериальных сообществ (3).

Эндофитные микроорганизмы способствуют росту и развитию растения-хозяина благодаря выработке фитогормонов, улучшению транспорта воды и питательных веществ, действию механизмов биологической защиты и индуцированной системной устойчивости к фитопатогенам (9).

Метаболическая активность и характер клеточной стенки растения играют ключевую роль в колонизации растения-хозяина микроорганизмами (10). На разных стадиях колонизации врожденный иммунитет растения подавляется посредством фитогормонального сигналинга, что приводит к улучшению совместимости между эндофитом и растением (11). Согласно последним данным, растения и микроорганизмы эволюционируют совместно, и даже в условиях «стерильной» культуры тканей in vitro, возможно, нет ни одного растения, свободного от микроорганизмов (12, 13). Эти данные подтверждаются в многочисленных работах, в том числе в наших исследованиях, где визуально отмечалось появление микроорганизмов в асептических культурах Pelargonium, Citrus spp., Camellia sinensis, Hydrangea macrophylla и многих других многолетних видов при многократном субкультивировании (14, 15). Локализация микроорганизмов в растении-хозяине различна: они встречаются в апопласте, в межклеточных пространствах и просвете дифференцированных мертвых клеток (клетки склеренхимы и ксилемы) органов (корней, ветвей, листьев, цветков, плодов и семян), очень редко — внутри клетки (16).

Первые обзоры, посвященные применению микроорганизмов в культурах растительных тканей in vitro, опубликовали J. Novak (17) и M.K. Rai (18). J. Novak ввел термин «биотизация» и обобщил положительные примеры ее применения при микроразмножении растений. Во второй статье приводятся примеры микоризации культивируемых in vitro растений, рассматриваются проблемы поиска штаммов и получения чистой культуры, возможности применения смешанных грибных культур. В недавно опубликованном обзоре российских коллег сделан акцент на идентификацию и классификацию бактериальных микроорганизмов, их возможную роль в культуре эксплантов in vitro (5). После этого обзоры о положительных результатах применения бактериальных и грибных эндофитов при размножении растений in vitro не публиковались. Заполняя пробел, мы суммировали успехи, достигнутые в последние годы в биотизации растительных культур in vitro грибными и бактериальными микроорганизмами, и выделили перспективные направления исследований в этой области. Кроме того, в нашем обзоре кратко затронуты механизмы усиления роста и защитных реакций растений эндофитными микроорганизмами.

Биостимуляция и биопротекторный потенциал микроорганизмов in vitro. Для микроразмножения растений исследователи использовали широкий спектр микроорганизмов, грибов и бактерий. Оценивался эффект арбускулярных микоризных (19), эктомикоризных (18), эри-коидных микоризных (20) грибов. Положительные результаты отмечали при применении Beauveria bassiana (21), Piriformospora indica и другие представители семейства Sebacinales (22), Fusarium oxysporum (23), Ophistoma-подобных видов грибов (24), Phialocephala fortinii (25), Trichoderma harzianum и др. видов рода Trichoderma (26). Метаанализ влияния грибных эндофитов корней показал, что древесные растения, как правило, реагируют на их присутствие негативно, в то время как травянистые однодольные часто от-

кликаются на инокуляцию положительно (27). Из бактерий изучались Aceto-bacter diazotrophicus (28), Achromobacter xylosoxidans (29), Azospirillum brasilense (30), Azotobacter chroococcum (31), Bacillus subtilis (32), B. megaterium (33), Burkholderia phytofirmans (34), B. vietnamiensis (35), Enterobacter sp. (36), Klebsiella variicola (37), Microbacterium sp. (38), Pseudomonas fluorescens (39) и P. putida (40). Бактериальная инокуляция приводила к увеличению свежей и сухой массы побегов и корней, высоты растений, площади листовой поверхности и массы ризомы (19, 20), улучшенному укоренению in vitro (число и длина корней) (30), лучшей адаптации (процент акклиматизации, внешний вид растения) (41), раннему цветению и росту числа цветков, повышению устойчивости к стрессу и иммунитета (42), кроме того, наблюдались различия в профилях метаболитов (43, 44).

Полезное влияние микроорганизмов на рост и накопление биомассы связано с улучшением абсорбции питательных веществ тканями растения и продукцией различных вторичных метаболитов, регуляторов роста (45), хи-тинолитических ферментов, участвующих в защите от патогенов (46), и осмопротекторов, благодаря которым растения преодолевают абиотические стрессы (47). Ниже некоторые механизмы и примеры биостимуляции будут рассмотрены подробнее.

Рост растений может улучшаться напрямую благодаря вторичным метаболитам и фитогормонам, продуцируемым микробной клеткой эндо-фита. К примеру, Streptomices atrovirens ASU14 использует триптофан и синтезирует индолилуксусную кислоту ИУК (22 мкг/мл) (47). Ауксинопо-добную активность отмечали также у птеридовой кислоты, которую синтезирует S. hygroscopicus TP-A0451 — эндофит растения Pteridium aquilinum (L.) Kuhn ex Decken (папоротник орляк обыкновенный) (48). Это вещество стимулирует удлинение корней и формирование адвентивных корней у гипокотилей фасоли Phaseolus vulgaris. Еще один класс соединений, вырабатываемый некоторыми эндофитами, — гиббереллины (49). Сильное ростстимулирующее влияние многих эндофитов объясняется также тем, что они могут превращать растительные экссудаты и макромолекулы в формы, усваиваемые другими ростстимулирующими микроорганизмами, что служит одним из механизмов биостимуляции роста растений (50).

Микрочеренки сосны Pinus pinaster Sol. и P. sylvestris L. укоренялись более эффективно при обработке штаммами Hebeloma cylindrosporum Ro-magnesi (51), а спонтанный ризогенез микропобегов лиственницы Larix eurolepsis, полученных из соматических зародышей, существенно возрастал в присутствии четырех эктомикоризных грибов, при этом увеличивалась длина и степень ветвления корней (52). В другом исследовании показано влияние Achromobacter xylosoxidans AUM54 и индолил-3-масляной кислоты (ИМК) на рост лекарственного растения Naravelia zeylanica (L.) DC in vitro. A. xylosoxidans — диазотрофная эндофитная бактерия, у которой выявлена выраженная способность усиливать поглощение NO3~ корнями и снижать содержание этилена (предположительно благодаря выработке де-аминаз) (53). Обработка растений этими эндофитными бактериями в сочетании с ИМК улучшала рост побегов, размноженных in vitro, приводила к увеличению длины и числа корней, содержания хлорофилла, азота, анти-оксидантных ферментов (пероксидазы и супероксиддисмутазы) и повышала устойчивость к стрессу (уровень этилена) в сравнении с показателями в необработанном контроле. При раздельном применении бактерий и ИМК положительный эффект был существенно слабее (29). При инокуляции in vitro растений масличной пальмы Elaeis guineensis Jacq диазотрофными ри-зобактериями Acetobacter diazotrophicus и Azospirillum brasiliense происходило

усиление роста корней и побегов за счет фиксации атмосферного азота_(28). При этом A. brasiliense оказался более эффективным, чем A. diazotrophicus. Инокуляция микроразмноженных растений Handroanthus impetiginosus (Mart. ex DC.) Mattos штаммами A. brasilense Cd и Az39 стимулировала укоренение in vitro, снижая потребность в ауксине на 49 % на половинной среде MSG (30). На этой среде штамм Cd в сочетании с ИМК (30 мкM) индуцировал корнеобразование у 98 % побегов на 21 сут раньше, чем в контроле без инокуляции. У инокулированных побегов индекс биомассы возрастал со 127 до 286 %.

Инокуляция растений эндофитными микроорганизмами положительно влияла не только на корнеобразование, но и на увеличение биомассы растений in vitro, коэффициент размножения и синтез биологически активных веществ. Так, было описано выделение азотфиксирующих бактерий из сахарной свеклы и их положительное воздействие на рост микроразмноженных растений (36). Два азотфиксирующих бактериальных изолята (SC11, SC20; 106 КОЕ/г сухой массы) получили из побегов и два (SR12, SR13; 107 КОЕ/г сухой массы) — из корней растений в открытом грунте. Изоляты, идентифицированные как Enterobacter sp., продуцировали ИУК в чистых культурах, и ее синтез усиливался на питательной среде с триптофаном. Эти изоляты использовали для инокуляции микроразмно-женных растений. Максимальное повышение массы корней и побегов и наибольшую активность азотфиксации наблюдали в случае штамма SC20. У мяты перечной (Mentha piperita) при изучении роста in vitro и синтеза терпена в ответ на инокуляцию листьев грибными эндофитами отмечалось усиление роста растений, увеличение площади листовой поверхности, содержания сухого вещества, биомассы корней, а также повышение содержания ментола (24).

Непатогенные штаммы бактерий Paenibacillus glucanolyticus, Curto-bacterium pusillum и Methylobacterium extorquens были изолированы из культуры тканей растений хосты и малины (54). Этими бактериями инокули-ровали микропобеги хризантемы (Chrisantemum х hortorum), герберы (Gerbera jamesonii), хосты (Hosta japonica) и розы (Rosa sp.). Бактерии C. pusil-lum стимулировали формирование боковых побегов у всех изученных генотипов. При инокуляции M. extorquens число и длина побегов и корней у герберы и хосты и число побегов у хризантемы были выше, а длина побегов у хризантемы и розы и длина корней у розы — ниже, чем в неинокули-рованном контроле. P. glucanolyticus влиял на число и длину побегов у хризантемы и герберы, но при этом число корней у герберы и хосты оказалось ниже, чем в контроле без инокуляции, а длина корней у розы составила всего 0,2 см. Все три штамма бактерий ассимилировали атмосферный азот, а M. extorquens и P. glucanolyticus также синтезировали ИУК

Биофертилизация микроорганизмами увеличивает жизнеспособность размноженных in vitro растений на этапе акклиматизации ex vitro. Так, в исследованиях чешских ученых (20) из корней нескольких растений-хозяев, принадлежащих к порядку Ericales (Vaccinium sp., Calluna sp., Rhododendron sp., Empetrum sp. и др.), было выделено более 200 штаммов эндофитных грибов. В этих экспериментах 10 % выделенных штаммов оказались эффективными и положительно влияли на рост микроразмноженных растений видов рододендрона (Rhododendron sp.) при акклиматизации ex vitro в торфяном субстрате. Негативного действия на рост растений-хозяев ни у одного из изолятов не наблюдали. В другой работе (55) при оптимизации схемы производственного размножения лекарственного растения баптизии Baptisia tinctoria in vitro было показано, что применение

арбускулярных микоризных грибов повышало процент акклиматизации микропобегов и укорененных микрорастений.

Таким образом, как свидетельствуют результаты исследований, со-культивирование микропобегов растений и эндофитных микроорганизмов может быть эффективным приемом преодоления сложностей, возникающих при микроразмножении in vitro у некоторых видов.

Биопротекторная активность эндофитов. Изучение потенциала штамма ризобактерий Pseudomonas sp. PsJN как стимуляторов роста и повышения устойчивости винограда (Vitis vinifera L.) к серой гнили, вызываемой Botrytis cinerea, показало, что инокуляция приводит к значительному усилению роста растений, делая их более стойкими и жизнеспособными (56). Наблюдаемый эффект усиливался при пересадке. Сокультивирование с B. cinerea приводило к существенным различиям в агрессивности патогена у инокулированных и интактных растений. В присутствии изучаемого штамма растения становились более устойчивыми к патогену.

Еще один наглядный пример биопротекторного потенциала эндофитов — культура тканей банана (42). Одно из наиболее серьезных вирусных заболеваний банана вызывает Banana bunchy top virus (BBTV). Обработка микрорастений банана in vitro микробными инокулятами (Pseudomonas fluorescens и Bacillus sp., выделенные из корней банана) повышала устойчивость растений к биотическим и абиотическим стрессам. Для этого микроразмноженные растения банана инокулировали штаммами Pseudomonas fluorescens Pfl и CHA0 в сочетании с эндофитными бактериальными штаммама EPB5 и EPB22 (Pf1 + CHA0EP + B5 + EPB22), что существенно ограничивало развитие инфекции BBTV в полевых условиях (частота заражения 33,33 %, или на 60 % меньше, чем в контроле). Выработка защитных ферментов и белков была больше, а морфологические и физиологические характеристики оказались лучше у растений, обработанных ризо-сферными и эндофитными бактериями (в частности, растения реагировали на обработку усилением роста). В этом сообщении продемонстрирована индукция системной устойчивости у банана с помощью ассоциированных бактерий, что может иметь практическое значение для разработки приемов защиты культуры банана от вируса BBTV (42).

Некоторые авторы отмечают, что системный биопротекторный эффект зависит от степени колонизации тканей микробиотой (57). Так, у пшеницы наблюдаемый антагонизм эндофитов в отношении патогенной микрофлоры был в большей степени следствием активации защитных механизмов растения-хозяина, а не результатом прямых антагонистических отношений в микробиоте (58). В экспериментах по изучению влияния эн-дофитного гриба Neotyphodium lolii на индукцию специфических защитных механизмов заселенные растения оказались гораздо менее восприимчивы к инфекции Fusarium poae. У многолетних трав, заселенных эндофитами, количество хитиназ существенно выше, чем у интактных растений, и зависит от времени инокуляции (59).

Некоторые эндофиты способны положительно влиять на устойчивость растений к неблагоприятным абиотическим факторам (60). Так, микоризные грибы улучшают нейтрализацию натрия при солевом стрессе (61), что может служить механизмом повышения толерантности растений в условиях засолении. Подобный прием используют и в культуре тканей, чтобы усилить адаптивность растений к абиотическому стрессу (в частности, к солевому), и некоторые эндофиты рассматриваются при этом как полезные и эффективные инструменты (62).

Достижения и проблемы идентификации и применения

эндофитов в биотехнологии. Развитие современных методов микроскопии и молекулярных технологий (например, омиксные технологии — omics technologies) позволило глубже понять взаимодействия в системе растение—эндофитные микроорганизмы, механизмы мутуализма и пато-генности, что наглядно показали P.R. Hardoim с соавт. (63), экологически и эволюционно обосновав термин «микробные эндофиты». Секвенирова-ние ДНК и РНК радикально изменило подход к изучению микробных сообществ (64, 65). В результате применения этих методов получено много новых данных о микроорганизмах, ассоциированных с растениями (66), однако здесь возникает проблема интерпретации и анализа этого огромного объема генетической информации для ее эффективного использования (67). Полное секвенирование эндофитного метагенома остается сложной задачей, так как требует разделения генома растения-хозяина и метагенома эндофитов (68). Относительно легкий прием — анализ состава микробных эндофитных сообществ с помощью ПЦР, позволяющий определить таксономический состав такого сообщества и его структуру (69), что, в свою очередь, может отражать функциональные модификации в группах микроорганизмов (70).

В качестве примера приведем исследование эндофитных бактериальных сообществ у шести генотипов Prunus avium L., различающихся характером роста при микроразмножении in vitro (38). Для анализа некуль-тивируемых фракций эндофитных бактерий была составлена клоновая библиотека амплифицированных фрагментов 16S рДНК. Бактериальное разнообразие исследовали с помощью анализа длины рестрикционных фрагментов (restriction fragment length polymorphism — RFLP) рибосомальной ДНК с секвенированием клона для каждой определенной таксономической единицы. Для этого использовали праймеры 799f и 1492r-Y, позволяющие разделить амплифицированные фрагменты 16S рДНК. Очищенные ПЦР-про-дукты были клонированы в векторе pJet1.2 и перенесены в Escherichia coli DH10B. Устойчивые к ампициллину колонии E. coli отбирали и тестировали в ПЦР с использованием рестриктаз HpaII, HhaI и BsuRI. В результате преобладающей группой эндофитов оказались микобактерии Mycobacterium sp., выявленные в клоновых библиотеках у всех анализируемых генотипов рода Prunus. Другими доминантными бактериальными группами у легко-размножаемых генотипов были Rhodopseudomonas sp. и Microbacterium sp. Структура эндофитных сообществ существенно различалась у легко- и трудноразмножаемых in vitro генотипов: у первых выявили группы бактерий, стимулирующие рост растений.

Что касается промышленного применения эндофитов в биотехнологии и производства препаратов биоинокулянтов, то главная проблема заключается в поиске наиболее эффективного штамма или комбинации штаммов. Более 80 % эндофитов не выявляются при высеве на общепринятые питательные среды (71), что создает трудности при получении чистой культуры, идентификации и использовании многих штаммов. Кроме того, необходимо быть уверенным, что выделенный эндофит снова заселит внутренние ткани растений и будет оказывать положительный эффект. Еще одна трудность — совместимость эндофитов, выделенных из одного о вида растений с растениями другого вида.

Итак, один из инновационных подходов, признаваемый международными экспертами перспективным для формируемой сельскохозяйственной модели, заключается в применении биологизированных технологий на основе естественных процессов, происходящих в системе почва—растение. В этой связи ассоциированные с растением микроорганизмы и продукты

их метаболизма рассматриваются как ресурс при разработке биотехнологий и их применения для эффективной адаптации и укоренения микроклонов, а также в защите растений. При введении растительных эксплан-тов в стерильную культуру они подвергаются стрессовому воздействию из-за повреждения тканей и обработки агрессивными стерилизующими веществами, антибиотиками и др. Это может быть причиной внезапного возникновения вредоносных эндофитов в процессе последующего пассирования. Какой фактор изменяет характер взаимодействия эндофита и его хозяина, приводя к развитию патологического процесса вместо мутуалисти-ческих взаимоотношений, пока неясно. Единственным способом контролировать процессы в таких системах остается выбор оптимального времени пассирования, оптимальных условий культивирования и состава питательной среды для поддержания мутуалистического симбиоза, выгодного как для растения-хозяина, так и для его эндофитов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Prakash J. Micropropagation of ornamental perennials: progress and problems. Acta Horti-culturae (ISHS), 2009, 812: 289-294 (doi: 10.17660/ActaHortic.2009.812.39).

2. Tailor J., Harrier L. Beneficial influences of arbuscular micorrhizal fungi on the micropropagation of woody and fruit trees. In: Micropropagation of woody trees and fruits. Forestry sciences. V. 75 /S.M. Jain, K. Ishii (eds.). Springer, Dordrecht, 2003: 129-150 (doi: 10.1007/978-94-010-0125-0_5).

3. Kloepper J.W., Mclnroy J.A., Hu C.-H. Association of plant damage with increased populations of deleterious endophytes following use of Benlate systemic fungicide. Proc. 5th Int. Symp. «Endophytes for plant protection: the state of the art» (Humboldt University, Berlin, 2629 May, 2013) /с. Schneider, C. Leifert, F. Feldmann (eds.). Berlin-Dahlem, 2013: 56-69.

4. Cassels A.C. Doyle-Prestwich B. Detection and elimination of microbial endophytes and prevention of contamination in plant tissue culture. In: Plant tissue culture, development, and biotechnology. Boca Raton, 2011: 223-238 (doi: 10.1002/9780470054581.eib241).

5. Дунаева С.Е., Оследкин Ю.С. Бактериальные микроорганизмы, ассоциированные с тканями растений в культуре in vitro: идентификация и возможная роль. Сельскохозяйственная биология, 2015, 50(1): 3-15 (doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.3rus).

6. Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Губаз С.Л. Создание и поддержание коллекции субтропических плодовых, цветочно-декоративных культур, редких и исчезающих видов растений западного Кавказа в культуре in vitro. Плодоводство и ягодовод-ство России, 2015, 43: 99-103.

7. Маляровская В.И. Особенности получения стерильной культуры камелии японской (Сamelia japonica l.). Субтропическое и декоративное садоводство, 2012, 47(2): 161-167.

8. С а м а р и н а Л.С. Оптимизация приемов микроразмножения и сохранения лимона in vitro. Канд. дис. Москва, 2013.

9. Friesen M.L., Porter S.S., Stark S.C., von Wetteberg E.J., Sachs J.L., Martinez-Romero E. Microbially mediated plant functional traits. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 2011, 42: 23-46 (doi: 10.1146/annurev-ecolsys-102710-145039).

10. Bulgarelli D., Schlaeppi K., Spaeten S., Ver Loren van Themaat E., Schulze-Lefert P. Structure and functions of the bacterial microbiota of plants. Annu. Rev. Plant Biol., 2013, 64: 807-838 (doi: 10.1146/annurev-arplant-050312-120106).

11. Jacobs S., Zechmann B., Molitor A., Trujillo M., Petutschnig E., Lip-ka V., Kogel K.-H., Sch a fer P. Broad-spectrum suppression of innate immunity is required for colonization of Arabidopsis roots by the fungus Piriformospora indica. Plant Physiol., 2011, 156: 726-740 (doi: 10.1104/pp.111.176446).

12. Part ida-M art i nez L.P., H eil M. The microbe-free plant: fact or artifact? Front. Plant Sci., 2011, 2: 100 (doi: 10.3389/fpls.2011.00100).

13. Проворов Н.А., Воробьев Н.И. Адаптивная и прогрессивная эволюция растительно-микробного симбиоза. Экологическая генетика, 2013, 11(1): 12-22.

14. Brinkmann N., Marheine M., H e i n e - D o b b e r n a c k E., Verbarg S., Fr й hling A. Spr о er C., Mohr K.I., Schumacher H.M. Investigation of latent bacterial infections in callus cultures reveal new Paenibacillus species. In: Endophytes for plant protection: the state of the art. Proc. 5th Int. Symp. «Endophytes for plant protection: the state of the art» (Humboldt University, Berlin, 26-29 May, 2013) /C. Schneider, C. Leifert, F. Feldmann (eds.). Berlin-Dahlem, 2013: 10-11.

15. Коломиец Т.М., Маляровская В.И., Гвасалия М.В., Самарина Л.С.,

Соколов Р.Н. Микроразмножение in vitro субтропических, декоративных культур и эндемиков западного Кавказа: оригинальные и оптимизированные протоколы. Сельскохозяйственная биология, 2014, 3: 49-58 (doi: 10.15389/agrobiology.2014.3.49rus).

16. Qin S., Xing K., Jiang J.H., Xu L.H., Li W.J. Biodiversity, bioactive natural products and biotechnological potential of plant-associated endophytic actinobacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, 89(3): 457-473 (doi: 10.1007/s00253-010-2923-6).

17. No wak J. Benefits of in vitro «biotization» of plant tissue cultures with microbial inoculants. In Vitro Cell. Dev. Biol. - Plant, 1998, 34: 122-130 (doi: 10.1007/BF02822776).

18. Rai M.K. Current advances in mycorrhization in micropropagation. In Vitro Cell. Dev. Biol. — Plant, 2001, 37:158-167 (doi: 10.1079/IVP2000163).

19. Kapoor R., Sharma D., Bhatnagar A.K. Arbuscular mycorrhizae in micropropagation systems and their potential applications. Science Horticulturae, 2008, 116: 227-239 (doi: 10.1016/j.scienta.2008.02.002).

20. J ans a J., Vosatka M. In vitro and post vitro inoculation of micropropagated Rhododendrons with ericoid mycorrhizaln fungi. Appl. Soil Ecol., 2000, 15: 125-136 (doi: 10.1016/S0929-1393(00)00088-3).

21. Akello J., Dubois T., Gold C.S., Coyne D., Nakavuma J., Paparu P. Beau-veria bassiana (Balsamo) Vuillemin as an endophyte in tissue culture banana (Musa spp.). J. In-vertebr. Pathol., 2007, 96: 34-42 (doi: 10.1016/j.jip.2007.02.004).

22. Sharma P., Kharkwal A.C., Abdin M.Z., Varma A. Piriformospora indica improves micropropagation, growth and phytochemical content of Aloe vera L. plants. Symbiosis, 2014, 64: 11-23 (doi: 10.1007/s13199-014-0298-7).

23. Ting A.S.Y., Meon S., Kadir J., Radu S., Singh G. Endophytic microorganisms as potential growth promoters of banana. BioControl, 2008, 53: 541-553 (doi: 10.1007/s10526-007-9093-1).

24. Mucciarelli M., Scannerini S., Bertea C., Maffei M. In vitro and in vivo pepper-mint (Mentha piperita) growth promotion by nonmycorrhizal fungal colonization. New Phytologist, 2003, 158: 579-591 (doi: 10.1046/j.1469-8137.2003.00762.x).

25. Vohnik M., Lukan i S., Bahor E., Regvar M., Vosatka M., Vodnik D. Inoculation of Rhododendron cv. Belle-Heller with two strains of Phialocephala fortinii in two different substrates. Folia Geobotanica, 2003, 38: 191-200 (doi: 10.1007/BF02803151).

26. Frank en P. The plant strengthening root endophyte Piriformospora indica: potential application and the biology behind. Appl. Microbiol. Biot., 2012, 96: 1455-1464 (doi: 10.1007/s00253-012-4506-1).

27. Mayerhofer M.S., Kernaghan G., Harper K.A. The effects of fungal root endo-phytes on plant growth: a meta-analysis. Mycorrhiza, 2012, 23: 119-128 (doi: 10.1007/s00572-012-0456-9).

28. Azlin C.O., Amir H.G., ChanLai K., Zamzuri I. Effect of plant growth-promoting rhizobacteria on root formation and growth of tissue cultured oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Biotechnology, 2007, 6: 549-554 (doi: 10.3923/biotech.2007.549.554).

29. Benson A., Joe M.M., Karthikeyan B., Sa T., Rajasekaran C. Role of Achro-mobacter xylosoxidans AUM54 in micropropagation of endangered medicinal plant Naravelia zeylanica (L.) DC. J. Plant Growth Regul., 2014, 33: 202-213 (doi: 10.1007/s00344-013-9363-3).

30. Larraburu E.E., Llorente B.E. Anatomical changes induced by Azospirillum brasilense in in vitro rooting of pink lapacho. Plant Cell Tiss. Organ Cult., 2015, 122: 175-184 (doi: 10.1007/s11240-015-0759-6).

31. Larraburu E.E., Carletti S.M., Rodriguez Caceres E.A., Llorente B.E. Micropropagation of photinia employing rhizobacteria to promote root development. Plant Cell Rep., 2007, 26: 711-717 (doi: 10.1007/s00299-006-0279-2).

32. Vestberg M., Kukkonen S., Saari K., Parikka P., Huttunen J., Tainio L., Devos N., Weekers F., Kevers C., Thonart P., Lemoine M.C., Cordier C., Al-abouvette C., Gianinazzi S. Microbial inoculation for improving the growth and health of micropropagated strawberry. Appl. Soil Ecol., 2004, 27: 243-258 (doi: 10.1016/j.apsoil.2004.05.006).

33. Trivedi P., Pandey A. Biological hardening of micropropagated Picrorhiza kurrooa Royel ex Benth., an endangered species of medical importance. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2007, 23: 877-878 (doi: 10.1007/s11274-006-9293-3).

34. Ait Barka E.A., Belarbi A., Hachet C., Nowak J., Audran J.C. Enhancement of in vitro growth and resistance to gray mould of Vitis vinifera co-cultured with plant growth-promoting rhizobacteria. FEMS Microbiol. Lett., 2000, 186: 91-95 (doi: 10.1111/j.1574-6968.2000.tb09087).

35. Govindarajan M., Balandreau J., M u t huk u m a r a s a my R., Revathi G., Lakshmina-Rasimhan C. Improved yield of micropropagated sugarcane following inoculation by endophytic Burkholderia vietnamiensis. Plant Soil, 2006, 280: 239-252 (doi: 10.1007/s11104-005-3223-2).

36. Mirza M.S., Ahmad W., Latif F., Haurat J., Bally R., Normand P., Malik K.A. Isolation, partial characterization and the effect of plant growth-promoting bacteria (PGPB) on micropropagated sugarcane in vitro. Plant Soil, 2001, 237: 47-54 (doi: 10.1023/A:1013388619231).

37. Wei C.-Y., Lin L., Luo L.-J., Xing Y.-X., Hu C.-J., Yang L.-T., Li Y.-R., An Q. Endophytic nitrogen-fixing Klebsiella variicola strain DX120E promotes sugarcane growth. Biol. Fertil. Soils, 2014, 50: 657-666 (doi: 10.1007/s00374-013-0878-3).

38. Quambusch M., Pirttila A.M., Tejesvi M.V., Winkelmann T., Bartsch M. En-dophytic bacteria in plant tissue culture: differences between easy- and difficult-to-propagate Prunus avium genotypes. Tree Physiology, 2014, 34(5): 524-533 (doi: 10.1093/treephys/tpu027).

39. Thomas J., Ajay D., Raj Kumar R., Mandal A.K.A. Influence of beneficial microorganisms during in vivo acclimatization of in vitro-derived tea (Camellia sinensis) plants. Plant Cell Tiss. Organ Cult., 2010, 101: 365-370 (doi: 10.1007/s11240-010-9687-7).

40. Lifshitz R., Kloepper J.W., Kozlowski M., Simonson C., Carlson J., Tipping E.M., Zaleska I. Growth promotion of canola (rapeseed) seedlings by a strain of Pseudomonas putida under gnotobiotic conditions. Can. J. Microbiol., 1987, 33: 390-395 (doi: 10.1139/m87-068).

41. Ovando-Medina I., Adriano -Anaya L., Ch a vez-Aguilar A., Oliva-Lla-v e A., A y o r a - T a l a v e r a T., D e n d o o v e n L., G u t i e r r e z - M i c e l i F., S a l v a -dor-Figueroa M. Ex vitro survival and early growth of Alpinia purpurata plantlets inoculated with Azotobacter and Azospirillum. Pakistan Journal of Biological Sciences, 2007, 10: 34543457 (doi: 10.3923/pjbs.2007.3454.3457).

42. Nowak J., Shulaev V. Priming for transplant stress resistance in in vitro propagation. In Vitro Cell. Dev. Biol. - Plant, 2003, 39: 107-124 (doi: 10.1079/IVP2002403).

43. Harish S., Kavino M., Kumar N., Saravanakumar D., S o o rianathasun-daram K., Samiyappan R. Biohardening with plant growth promoting rhizosphere and endophytic bacteria induces systemic resistance against Banana bunchy top virus. Appl. Soil Ecol., 2008, 39: 187-200 (doi: 10.1016/j.apsoil.2007.12.006).

44. Zabetakis I. Enhancement of flavour biosynthesis from strawberry (Fragaria x ananassa) callus cultures by Methylobacterium species. Plant Cell Tiss. Organ Cult., 1997, 50: 179-183 (doi: 10.1023/A:1005968913237).

45. Ortiz-Castro R., C o n t r e r a s - C o r ne j o H., M a c i a s - Ro d r i g u e z L., Lopez-B u c i o J. The role of microbial signals in plant growth and development. Plant Signaling & Behavior, 2009, 4: 701-712 (doi: 10.4161/psb.4.8.9047).

46. Compant D., Duffy B., Nowak J., Cl e ment C., Barka E.A. Use of plant growth-promoting bacteria for biocontrol of plant diseases: principles, mechanisms of action, and future prospects. Appl. Environ. Microbiol., 2005, 71: 4951-4959 (doi: 10.1128/AEM.71.9.4951-4959.2005).

47. Sziderics A.H., Rasche F., Trognitz F., Sessitsch A., Wilhelm E. Bacterial endophytes contribute to abiotic stress adaptation in pepper plants (Capsicum annuum L.). Can. J. Microbiol., 2007, 53: 1195-1202 (doi: 10.1139/W07-082).

48. Lin L, Xu X.D. Indole-3-acetic acid production by endophytic Streptomyces sp. En-1 isolated from medicinal plants. Curr. Microbiol., 2013, 67(2): 209-217 (doi: 10.1007/s00284-013-0348-z).

49. Igarashi Y. Screening of novel bioactive compounds from plant-associated actinomycetes. Actinomycetologica, 2004, 18: 63-66 (doi: 10.3209/saj.18_63).

50. Rash ad F.M., Fathy H.M., El-Z ay at A.S., Elghonaimy A.M. Isolation and characterization of multifunctional Streptomyces species with antimicrobial, nematicidal and phytohormone activeiexties from marine environments in Egypt. Microbiol. Res., 2015, 175: 3447 (doi: 10.1016/j.micres.2015.03.002).

51. Sousa J., Olivares F.L. Plant growth promotion by streptomycetes: ecophysiology, mechanisms and applications. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2016, 3: 24 (doi: 10.1186/s40538-016-0073-5).

52. Normand L., B a rtschi H., Debaud J.C., Gay G. Rooting and acclimatization of micropropagated cuttings of Pinus pinaster and Pinus sylvestris are enhanced by the ectomy-corrhizal fungus Hebeloma cylindrosporum. Physiologia Plantarum, 1996, 98: 759-766 (doi: 10.1111/j.1399-3054.1996.tb06682).

53. Oliveira P., Barriga J., Cavaleiro C., Peixe A., Potes A.Z. Sustained in vitro root development obtained in Pinus pinea L. inoculated with ectomycorrhizal fungi. Forestry, 2003, 76(5): 579-587 (doi: 10.1093/forestry/76.5.579).

54. Blaha D., Prigent-Combaret C., Mirza M.S., Moenne-Loccoz Y. Phylog-eny of the 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase-encoding gene acdS in phytoben-eficial and pathogenic Proteobacteria and relation with strain biogeography. FEMS Microbiol. Ecol., 2005, 56: 455-470 (doi: 10.1111/j.1574-6941.2006.00082.x).

55. Zawadzka M., Trzcinski P., Nowak K., Orlikowska T. The impact of three bacteria isolated from contaminated plant cultures on in vitro multiplication and rooting of microshoots of four ornamental plants. Journal of Horticultural Research, 2013, 21(2): 41-51 (doi: 10.2478/johr-2013-0020).

56. Grotkass C., Hutter I., Feldmann F. Use of arbuscular mycorrhizal fungi to reduce weaning stress of micropropagated Baptisia tinctoria (L.) R. BR. Acta Hort. (ISHS), 2000, 530: 305-312.

57. Barka E.A., Gognies S., Nowak J., Audran J.-C., Belarbi A. Inhibitory effect of endophytic bacteria on Botrytis cinerea and its influence to promote the grapevine growth. Biol.

Control, 2002, 24: 135-142 (doi: 10.1016/S1049-9644(02)00034-8).

58. Khaosaad T., Garc i a-Garrido J.M., Steinkellner S., Vierheilig H. Takeall disease is systemically reduced in roots of mycorrhizal barley plants. Soil Biol. Biochem., 2007, 39: 727-734 (doi: 10.1016/j.soilbio.2006.09.014).

59. Istifadah N., M c G e e P.A. Endophytic Chaetomium globosum reduces development of tan spot in wheat caused by Pyrenophora triticirepentis. Australasian Plant Pathology, 2006, 35: 411418 (doi: 10.1071/AP06038).

60. Koczwara K., Panka D., Jeske M, Musiai N. Effect of Neotyphodium lolii on production of ß-1,3-glucanases and chitinases in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) infected by Fusarium poae. In: Endophytes for plant protection: the state of the art. Proc. 5th Int. Symp. «Endophytes for plant protection: the state of the art» (Humboldt University, Berlin, 26-29 May, 2013) /C. Schneider, C. Leifert, F. Feldmann (eds.). Berlin-Dahlem, 2013: 123-124.

61. Singh L.P., Gill S.S., Tuteja N. Unraveling the role of fungal symbionts in plant abiotic stress tolerance. Plant Signaling & Behavior, 2011, 6(2): 175-191 (doi: 10.4161/psb.6.2.14146).

62. Mohammad M.J., Malkawi H.I., Shibli R. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi and phosphorus fertilization on growth and nutrient uptake of barley grown on soils with different levels of salts. J. Plant Nutr., 2011, 26: 125-137 (doi: 10.1081/PLN-120016500).

63. Evelin H., Kapoor R., Giri B. Arbuscular mycorrhizal fungi in alleviation of salt stress: a review. Annals of Botany, 2009, 104(7): 1263-1280 (doi: 10.1093/aob/mcp251).

64. Hardoim P.R., van Overbeek L.S., Berg G., Pirttilä A.M., Compant S., Campisano A., D ö ring M., Sessitsch A. The hidden world within plants: ecological and evolutionary considerations for defining functioning of microbial endophytes. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2015, 79: 293-320 (doi: 10.1128/MMBR.00050-14).

65. Abbamondi G.R., Tommonaro G., Weyens N., Thijs S., Sillen W., Gkore-zis P., Iodice C., Rangel W.M., Nicolaus B., Vangronsveld J. Plant growth-promoting effects of rhizospheric and endophytic bacteria associated with different tomato culti-vars andnew tomato hybrids. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2016, 3(1): 1-10 (doi: 10.1186/s40538-015-0051-3).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

66. Bonaldi M., Chen X., Kunova A., Pizzatti C., Saracchi M., Cortesi P. Colonization of lettuce rhizosphere and roots by tagged Streptomyces. Front. Microbiol., 2015, 6: 25 (doi: doi: 10.3389/fmicb.2015.00025).

67. Francis I., Holsters M., Vereecke D. The Gram-positive side of plantmicrobe interactions. Environ. Microbiol., 2010, 12(1): 1-12 (doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.01989.x).

68. Nebbioso A., De Martino A., Eltlbany N., Smalla K., Piccolo A. Phyto-chemical profiling of tomato roots following treatments with different microbial inoculants as revealed by IT-TOF mass spectrometry. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2016, 3(1): 1-8 (doi: 10.1186/s40538-016-0063-7).

69. Sessitsch A.1., Hardoim P., D ö ring J., Weilharter A., Krause A., Woyke T., Mitter B., Hauberg- Lotte L., Friedrich F., Rahalkar M., Hurek T., Sarkar A., Bodrossy L., van Overbeek L., Brar D., van Elsas J.D., Reinhold-Hurek B. Functional characteristics of an endophyte community colonizing rice roots as revealed by meta-genomic analysis. Mol. Plant-Microbe Interact., 2012, 25: 28-36 (doi: 10.1094/MPMI-08-11-0204).

70. Bulgari D., Casati P., Crepaldi P., Daffonchio D., Quaglino F, Brusetti L., B i anc o P.A.. Restructuring of endophytic bacterial communities in grapevine yellows-diseased and recovered Vitis vinifera L. plants. Appl. Environ. Microbiol., 2011, 77: 5018-5022 (doi: 10.1128/AEM.00051-11).

71. Campisano A., Antonielli L., Pancher M., Yousaf S., Pindo M., Pertot I. Bacterial endophytic communities in the grapevine depend on pest management. PLoS ONE, 2014: 9(11): e112763 (doi: 10.1371/journal.pone.0112763).

72. Klocke E., Weinzierl K., Abel S. Occurrence of endophytes during Pelargonium protoplast culture. In: Endophytes for plant protection: the state of the art. Proc. 5th Int. Symp. «Endophytes for plant protection: the state of the art» (Humboldt University, Berlin, 26-29 May, 2013) /C. Schneider, C. Leifert, F. Feldmann (eds.). Berlin-Dahlem, 2013: 94-99.

ФГБНУ Всероссийский НИИ цветоводства

и субтропических культур,

354002 Россия, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 2/28,

e-mail: bfbr@vniisubtrop.ru, MalukovaLS@mail.ru,

samarinalidia@gmail.com

Поступила в редакцию 29 июня 2017 года

Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2017, V. 52, № 5, pp. 917-927

ENDOPHYTES, AS PROMOTORS OF in vitro PLANT GROWTH

(review)

L.S. Samarina, V.I. Malyarovskaya, E.V. Rogozhina, L.S. Malyukova

All-Russian Research Institute of Floriculture and Subtropical Crops, Federal Agency of Scientific Organizations,

2/28, ul. Yana Fabritsiusa, Sochi, 354002 Russia, e-mail bfbr@vniisubtrop.ru ia@gmail.com (corresponding author) ORCID: Malyukova L.S. orcid.org/0000-0002-0500-1198 The author declares no conflict of interests

Received June 29, 2017 doi

Abstract

In vitro plant propagation is a developed biotechnology, however until now there are no effective protocols for many perennials, especially for trees. High contamination of mature explants during tissue culture initiation, low multiplication and rooting during following passages are the main challenges. Aseptic culture of explants is associated with stress due to tissue damage and exposition to aggressive disinfectants and antibiotics during initiation. These could be the reasons of virulence of endophytes in following propagation. Plant-associated microorganisms were until recently seen as a problem for micropropagation, leading to contamination of in vitro explants. However recent studies showed that colonization of endophytes often play crucial role for increasing viability of in vitro and ex vitro plants. Most endophytes affect positively plant growth, providing nutrients and exhibiting antagonism to pathogens, as well as decreasing stress effects on plants. Beneficial effects were obtained in using Beauveria bassiana (J. Akello et al., 2007), Piriformospora indica and other members of family Sebacinales (P. Sharma et al., 2014), Fusarium oxysporum (A.S.Y. Ting et al., 2008), Ophis-toma-like fungi (M. Mucciarelli et al., 2003), Phialocephala fortinii (M. Vohnik et al., 2003), Tricho-derma harzianum and other Trichoderma species (P. Franken et al., 2012). Of bacteria, Acetobacter diazotrophicus (C.O. Azlin et al., 2007), Achromobacter xylosoxidans (A. Benson et al., 2014), Azospi-rillum brasilense (E.E. Larraburu et al., 2015), Azotobacter chroococcum (E.E. Larraburu et al., 2007), Bacillus subtilis (M. Vestberg et al., 2004), B. megaterium (P. Trivedi et al., 2007), Burkholderia phy-tofirmans (E.A. Ait Barka et al., 2000), B. vietnamiensis (M. Govindarajan et al., 2006), Enterobacter sp. (M.S. Mirza et al., 2001), Klebsiella variicola (C.-Y. Wei et al., 2014), Microbacterium sp. (M. Quambusch et al., 2014), Pseudomonas fluorescens (J. Thomas et al., 2010) h P. putida (R. Lifshitz et al., 1987) also can beneficially influence plants. But until now it is unclear which factor is a trigger switched endophytes from mutualism to virulence. The only way to control such a change is to develop optimal conditions (time of obtaining explants, culture media composition and pH, temperature, etc.) in view to save in vitro mutualism with benefit for both host plant and the endophyte. Studies of many perennials showed the in vitro biotization to be helpful in microclonal propagation and plant rooting. Particularly, arbuscular micorhyza, ectomicorhyzal fungi, ericoid micorhyzal fungi, and wide range of bacteria influence positively plant micropropagation. Bacterial and fungal endophytes could stimulate plant growth due to activation of plant protection mechanisms, induction of systemic resistance to pathogens, phytohormone synthesis and better transport of water and nutrients. In this, the difficulties of classification and obtaining pure cultures of microorganisms are the main problems faced with.

Keywords: micropropagation, endophyte, plant culture media, growth regulators, phy-tohormones.

, MalukovaLS@mail.ru, samarmalid-

: 10.15389/agrobiology.2017.5.917eng

Научные собрания

3-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ 2018» (17-21 июня 2018 года, г. Хельсинки, Финляндия)

Основные темы: экология таксонов; микробиом среды и здоровье человека; моделирование микробиальных экосистем; праймирование; циклирование углерода и питательных веществ; процессы деструкции; взаимодействие организмов; разнообразие и функции микроорганизмов в экосистемах, в том числе в Арктике и торфяниках; переработка; изменение климата и окружающей среды.

Контакты и информация: https://www.lyyti.fl/p/ESM2018_9358/en/home

2nd INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIORESOURCE TECHNOLOGY FOR BIOENERGY, BIOPRODUCTS & ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY (16-19 September 2018, Melia Sitges, Spain)

Key topic areas:

■ Pretreatment and de-construction of biomass/bioresources

■ Bioresources (including waste) recovery and recycling, including microbial electrochemical systems; bioresources for biofuels (liquid and gaseous); bioresources for biobased chemicals & products, including gas fermentation and in situ product recovery; thermochemical conversion;

■ Biorefineries and white biotechnology

Information: https://www.elsevier.com/events/conferences/international-conference-on-bioresource-technology-for-bioenergy-bioproducts-and-environmental-sustainability

Ecology of

Soil Microorganisms

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.