Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов

Белимов, Андрей Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Белимов Андрей Алексеевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АССОЦИАТИВНЫХ БАКТЕРИЙ И РАСТЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ БИОТИЧЕСКИХ И АБИОТИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

03.00,07 - Микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург - 2008

003458945

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственно микробиологии Россельхозакадемии

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор,

академик Россельхозакадемии Тихонович Игорь Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор, чл.-корр. РАН Воронин Александр Михайлович

доктор биологических наук Кравченко Лев Витальевич

доктор биологических наук,

профессор Умаров Марат Мутагарович

Ведущая организация:

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (г. Саратов)

на заседании совета ДМ 212.232.07 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Биолого-почвенный факультет, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета

Зашита состоится

Автореферат разослан «

2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Шарова Е.И.

ОБЩАЯ ХАРАК ТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Лктучыыюсть темы

Увеличение продуктивности сельскохозяйственных кулыур, эффективное и ограниченное использование удобрений и средств зашиты растений, а также повышение устойчивости и адаптации растений к неблагоприятным агроклиматическим условиям и антропогенным воздействиям являются актуальными для сельского хозяйства, а также для решения экологических проблем и охраны окружающей среды. Данные вопросы привлекают внимание многих ученых, работающих в различных областях науки: растениеводстве, почвоведении, агрономии, агрохимии, экологии, микробиологии и других. Особенно важными для решения этих задач являются микробиологические подходы и приемы, которые основаны на использовании потенциала растений и почвенных микроорганизмов, и биологических механизмов взаимодействия компонентов растительно-микробных систем. Известно, что почвенные микроорганизмы активно взаимодействуют с растениями и могут оказывать как положительные, так и отрицательные эффекты на их рост и питание. В настоящее время накоплен большой материал о механизмах положительных воздействий ассоциативных ризосферных бактерий на растения. К таким механизмам относятся фиксация атмосферного азота, продуцирование биологически активных веществ, активизация потребления корнями питательных элементов, биоконтроль фитопатогенов и индуцирование системной устойчивости растений.

рассуждения. Во-первых, растения, находясь в неблагоприятных условиях среды или атакуемые патогенными микроорганизмами, нуждаются в дополнительных ресурсах питания и энергии, оптимизации гормонального статуса, и снижения интенсивности воздействия стрессоров. Во-вторых, перечисленные выше положительные эффекты ассоциативных бактерий затрагивают именно те процессы метаболизма растений и их взаимодействия с окружающей средой, которые нарушаются при стрессе. Поэтому логично предположить, что бактериальные эффекты потенциально ориентированы против негативных воздействий стрессоров и могут быть особенно важны для растений именно в неблагоприятных условиях. В-трстьих, растительно-микробные ассоциации являются надорганизменными системами, обладающими новыми и уникальными качествами, и это может существенно влиять на адаптацию партнеров к стрессовым факторам и повышать уровень гомеостаза самой ассоциации.

Цели и задачи исследований

Основной целью проведенных исследований являлось получение новых знаний о механизмах взаимодействия растений с полезными формами почвенных микроорганизмов в зависимости от биотических факторов, обусловленных активностью и взаимодействием ризосферных бактерий, и условий внешней среды, которые проявляются как абиотические стрессы. С одной стороны, представлялось важным оценить влияние внешних биотических и биотических факторов на взаимодействие растительно-бактериальных ассоциаций, а с другой стороны, изучить роль ассоциативных бактерий в адаптации растений к стрессам. Особое внимание уделялось изучению преимуществ, которые растения получают при образовании эффективных ассоциаций с полезными микроорганизмами для противостояния негативным воздействиям окружающей среды, и механизмов интеграции растений с микроорганизмами в ризосфере в зависимости от внешних условий. Получение таких знаний направлено на раскрытие значения микробных ассоциаций и

взаимодействий бактерий в ризосфере для роема и питания растении, а также на обоснование и эффективное использование потенциала микроорганизмов в их способносш повышать устойчивость растений к стрессовым факторам. Конкретные задачи исследований состояли в следующем:

1. Изучить взаимодействие производственных штаммов ассоциативных

бактерий в питательных средах и ризосфере, а также оценить их влияние на рост и питание растений при совместной интродукции на семена. Описать аддитивные эффекты и механизмы взаимодействия ассоциаций азотфиксирующих и фосфатмобилизующих штаммов с растениями.

2. Выделить и охарактеризовать труппу бактерий, доминирующих в ризосфере

проростков растений, по их влиянию на рост растений и коллекционных штаммов ростстимулирующих бактерий. Оценить значение фактора взаимодействия производственных штаммов ассоциативных бактерий с аборигенной бактериальной микрофлорой ризосферы ячменя.

3. На основе принципа популяционного доминирования бактерий в ризосфере

проростков провести селекцию эффективных ростстимулирующих штаммов. Рассмотреть колонизирующую активность интродуцируемых штаммов как фактор, влияющий на эффективность инокуляции.

4. Выделить и изучить штаммы бактерий, активно колонизирующие ризосферу

гороха и горчицы сарептской и обладающие АЦК-деаминазной активностью, которая рассматривается как важный механизм стимуляции роста растений в стрессовых условиях. 5 Изучить влияние производственных штаммов и вновь выделенных АЦК-утилизирующих штаммов на устойчивость растений к стрессу, вызванному тяжелыми металлами. Оценить воздействие бактерий на аккумуляцию токсичных и питательных элементов. 6. Показать зависимость эффективности инокуляции бактериями, содержащими АЦК деаминазу, от обеспеченности растений питательными элементами. Изучить влияние уровня минерального питания растений на гомеостаз растительно-бактериальных ассоциаций.

7. Оценить эффективность инокуляции ячменя производственными штаммами

ассоциативных бактерий при стрессах, вызванных неблагоприятными почвенно-климатическими факторами, а именно экстремальными температурами, повышенной кислотностью почвы и засухой.

8. Изучить роль фермента АЦК деаминазы в реакции растений гороха и

томатов на инокуляцию АЦК-утилизирующими бактериями в условиях дефицита почвенной влаги.

Научная новизна

В работе использованы оригинальные подходы для изучения взаимодействия штаммов ассоциативных бактерий друг с другом и с аборигенной ризосферной микрофлорой. С одной стороны это позволило экспериментально продемонстрировать важность популяционных отношений интродуцируемых бактерий для проявления их ростстимурирующих эффектов на растение, а с другой стороны дало новую информацию о причинах нестабильности эффектов интродуцентов или искажения ожидаемой реакции растения на инокуляцию. Впервые проведены детальные исследования поведения ассоциативных бактерий в ризосфере в стрессовых условиях, вызванных различными почвенно-климатическими факторами, что внесло вклад в понимание динамики интродуцируемых бактериальных популяций и роли партнеров в формировании растительно-бактериальных ассоциаций в зависимости от условий среды. Новизной обладают методические приемы селекции и результаты исследований ассоциативных бактерий, содержащих АЦК деаминазу. Изучение функционирования ассоциаций ризосферных бактерий с растениями в стрессовых условиях позволило получить уникальную информацию об устойчивости и механизмах интеграции компонентов таких растительно-микробных систем.

Ниже перечислены наблюдения, закономерности или методические приемы, которые были установлены или разработаны в ходе исследований: 1. Выявлена бинарная ассоциация производственных штаммов АгозртИит

Иро)егит 137 и ЛцгоЬаМепит гасЬоЬасюг 10 (по новой классификации ШтоЫит гасНоЬаМсг), в ко юрой азосиириллы активнее фиксируют азо[ и приживаются в ризосфере. Впервые показано, что проявление симбиотических свойств партнеров ассоциации азотфиксирующих и фосфагмобилизиругощих бактерий может быть важным механизмом усиления положительного эффекта интродуцентов на рост растений.

2. Впервые, с использованием метода изотопной индикации, установлено, что

фосфатмобилизующие бактерии способны улучшать фосфорное питание растений за счет активизации поглощения фосфорного удобрения. Получены оршинальные результаты показавшие, что проявление аддитивного эффекта совместной инокуляции растений бактериями Аг Нро/егит 137 и Ag. гасИоЬаМег 10 связано с индивидуальными особенностями механизмов воздействия этих штаммов на азотное и фосфорное питание растения. Образование данной растительно-бактериальной системы приводит к повышению коэффициента использования растениями азотного и фосфорного удобрения.

3. Впервые изучена динамика численности производственных штаммов

ростстимулирующих бактерий в ризосфере различных сельскохозяйственных культур и почве. Показано, что штаммы активно колонизируют корни в различных почвенно-климатических условиях, в том числе при выращивании растений на загрязненных и кислых почвах, а также в условиях засухи. Обнаружены индивидуальные особенности штаммов, обусловленные генетическим контролем способности интродуцентов поддерживать численность популяции в ризосфере на определенном уровне.

4. Получены оригинальные данные о важности взаимодействия

интродуцируемых штаммов с аборигенной бактериальной микрофлорой ризосферы растений. Впервые выделена и охарактеризована ассоциация ростстимулирующсго интродуцента с фитопатогенным видом бактерий и описана способность биоконтрольных интродуцентов иигибировать

активность полезных форм аборигенных бактерий.

5. Предложен метод селекции эффективных штаммов ростстимулирующих

бактерий, обладающих высокой степенью ассоциативности, которая проявляется в их способности активно колонизировать корни проростков растений в нестерильной почве. Были изучены свойства и влияние на растения представителей сообществ культурабельных бактерий, доминирующих на корнях проростков ячменя, гороха и горчицы сатептской при выращивании растений на различных почвах, в том числе на загрязненных металлами почвах, на осадках сточных вод и горных отвалах. В результате исследований отселектированы штаммы с высоким потенциалом колонизации ризосферы, которые не уступают производственным штаммам по ростстимулирующей активности.

6. Впервые выделены и детально охарактеризованы устойчивые к тяжелым

металлам ростстимулирующие бактерии, содержащие фермент АЦК деаминазу и колонизирующие ризосферу проростков растений, выращенных на загрязненных почвах. У большинства видов выделенных нами бактерий присутствие АЦК деаминазы ранее не было описано.

7. Впервые показано, что производственные штаммы ризобактерий и

выделенные в ходе работы АЦК-утилизирующие бактерии повышают устойчивость инокулированных растений к токсичности кадмия и свинца. Важным механизмом ростстимулирующего эффекта бактерий на растения в присутствии тяжелых металлов является их способность поддерживать нормальное минеральное питание растений, и этим противодействовать негативному влиянию токсикантов.

8. Проведены оригинальные исследования о зависимости взаимодействия

АЦК-утилизирующих бактерий с растениями от уровня минерального питания. Показано, что ростстимулирующий эффект бактерий может нивелироваться при дефиците фосфора и избытке азота в среде.

9. Экспериментально обоснована способность производственных штаммов

ассоциативных бактерий повышать устойчивость инокулированных

расюний к негативному действию сфессов, вызванных неблатприятными почвенно-климатическими факюрами. такими как-экстремальные температуры, повышенная кислотность почвы и засуха. 10 Впервые с помощью бактериальною мутанта с пониженной активностью АЦК деаминазы и химических ингибиторов фитогормона этилена показана важная роль этого фермента в повышении устойчивости инокулированных растений к дефициту почвенной влат.

11. Впервые описано положительное действие бактерий, содержащих АЦК

деаминазу, на образование симбиоза бобового растения с клубеньковыми бактериями при дефицше влат Совместная инокуляция гороха этими бактериями существенно повышала количество клубеньков на корнях, как в оптимальных, так и в стрессовых условиях, вызванных недостаточным увлажнением.

12. Впервые изучен эффект бактериальной АЦК деаминазы на транспорт

сигнальных молекул АЦК и абсцизовой кислоты (АБК) из корня в побег. Снижение концентрации АЦК и повышение концентрации АБК в ксилемном соке при инокуляции в условиях засухи указывает на индукцию бактериями системной устойчивости у растений.

13. Впервые обнаружено стимулирующее воздействие АЦК-утилизирующих

бактерий на развитие корневых волосков у инокулированных растений.

Практическая ценность

Исследования имеют важное практическое значение для развития экологически безопасного и ресурсосберегающего сельскохозяйственного производства и поиска путей решения ряда экологических проблем: 1. Выделенные штаммы ростстимулирующих ассоциативных бактерий, которые являются активными колонизаторами корней и оказывают положительное действие на рост и минеральное питание растений, представляют собой ценный биологический ресурс для проведения прикладных исследований в земледелии. Штаммы АЦК-утилизирующих

бактерий служат перспективными объектами для создания биопрепаратов нового типа, обладающих специализированным антистрессовым эффектом на растения и эффективных в неблагоприятных условиях, вызванных почвенно-климатическими и антропогенными факторами.

2. Экспериментальные данные о воздействиях производственных штаммов на

растения и колонизации ризосферы интродуцентами обосновывают возможности эффективного применения биопрепаратов в широком диапазоне варьирования почвенно-климатических факторов, а том числе при стрессах, вызванных экстремальными температурами, повышенной кислотностью почвы, засухой и токсичностью тяжелых металлов.

3. Ряд наблюдений и выявленных закономерностей могут быть использованы в

качестве практических рекомендаций для разработки и эффективному применению микробных биопрепаратов в сельском хозяйстве. Например: (1) целесообразность использования комбинаций нескольких штаммов ■ интродуцентов; (2) перспективность селекции штаммов с высокой «буферностью» и эврибионтностью популяции; (3) зависимость эффективности АЦК-утилизируюшх ризобактерий от уровня минерального питания растений; (4) необходимость учета микробных взаимодействий в ризосфере при интерпретации данных о реакции растений на инокуляцию.

4. Результаты исследований важны для создания устойчивых к стрессам и

высокопродуктивных растительно-микробных ассоциаций и ризосферных микробных сообществ, используемых в технологиях фиторемедиации загрязненных почв и восстановления нарушенных экосистем.

Апробация работы

несимбиотичсской азотфиксании (Florence, 1990), на Всесоюзных конференциях "Проблема азота в интенсивном земледелии" (Новосибирск, 1990) и "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущино, 1992), на 9-м Баховском коллоквиуме (Москва, 1995), на Международных конференциях «Nitrogen fixation with Non-Legumes» (Giza, 1994), «The 1-st European Nitrogen Fixation Confference» (Szeget, 1994), "BIOTECHNOLOGY St.Petersburg' 94" (С.Петербург, 1994), «BNF Associated with Rice» (Dhaka, 1994), «The 6-th International Symposium AABNF» (Herare, 1994), «Workshop on Associative Interactions of NF Bacteria with Plants» (Саратов, 1995), The 10-th International Congress «Nitrogen Fixation: Fundamentals and Applications» (С.-Пе1ербург, 1995), «BNF with Non-Legumes» (Faisalabad, 1996), «Роль России и Сибири в развитии экологии на пороге XXI века» (Омск, 1997), «The 3-rd European Nitrogen Fixation Conference» (Lunteren, 1998), «New Approaches and Techniques in Breeding Sustainable Fodder Crops and Amenity Grasses» (С.-Петербург, 2000), «Tagungsband of the German Botanical Society» (Jena, 2000), «Trace Elements in Medicine» (С.-Петербург, 2002), «The 11-th International MPMI Congress» (С.Петербург, 2003), «The 4-th International Crop Science Congress» (Brisbane, 2004), «Irrigation of Horticultural Crops» (Mildura, 2006), «Annual Main Meeting of the Society for Experimental Biology» (Glasgow, 2007), «Abiotic stress in legumes» (Tunis, 2007), и на Всероссийской конференции "Научные основы ведения агропромышленного производства в условиях крупных радиационных аварий" (Обнинск, 1996).

Исследования проводились в лаборатории экологии симбиотических и ассоциативных ризобактерий ГНУ ВНИИСХМ. Автор представлял результаты на семинарах в Санкт-Петербургском Аграрном Университете, ИБФРМ РАН (Саратов), университетах городов Вюрцбурга и Белефельда (Германия), Ватерлоо (Канада), Тегерана (Иран), Хитоцубаши, Мацуяма, Кобе и Киото (Япония), Сассари (Италия) и Ланкастера (Великобритания). Часть исследований выполнена в сотрудничестве с вышеперечисленными организациями, а также с Сибирским НИИСХ (г. Омск), Краснодарским

ВНИИСХ, НИИОЗМСХ и ВНИИ овощеводства (г. Тирасполь), ВНИИМЗ (г. Тверь) и Агрофизическим НИИ (г. Санкт-Петербург).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 58 печатных работ, из которых 11 статей в международных рецензируемых журналах, 9 статей в отечественных рецензируемых журналах, 12 статей в сборниках и трудах конференций, и 26 тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания объектов и методов исследований, изложения и обсуждения полученных результатов, заключения, выводов, благодарностей, списка использованной литературы и списка публикаций по теме диссертации. Работа изложена на 356 страницах и включает 42 таблицы и 43 рисунка. Список литературы включает 543 наименования, в том числе 455 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Обзор литературы

В аналитическом обзоре литературы излагаются современные представления о научных достижениях и проблемах относящихся к теме проведенных исследований, а именно: (1) ризосфере как зоне взаимодействия растений и микроорганизмов; (2) механизмах положительных эффектов ассоциативных бактерий на растения; (3) взаимодействию растений с бактериями, содержащими фермент 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) деаминазу (4) эффективности инокуляции растений смешанными культурами бактерий; (5) взаимодействию интродуцируемых бактерий с ризосферной микрофлорой; (6) колонизации корней ассоциативными бактериями; (7) устойчивости почвенных бактерий к неблагоприятным факторам среды; (8) взаимодействию ассоциативных бактерий и растений в стрессовых условиях.

2. Обьекчы и методы исследовании

Основными объектами исследований являлись. (1) производственные штаммы ассоциативных ростстимулирующих бактерий Azospinllum Upoferwn 137, Arthrobacter mysorens 7, Agrobaclerium (Rhizobium) radiobacter 10 и Flavabacterium sp. JI30, на основе которых во ВНИИСХМ разработаны биопрепараты комплексного действия (Хотянович, 1991); (2) выделенные из ризосферы ячменя штаммы Arthrobacler sp. ДР12 и Sinorhizobium sp. ДР65 (Белимов и др., 1999); (3) выделенные из ризосферы гороха и горчицы сарептской штаммы, содержащие 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) деаминазу (Табл. 4). Растительными объектами служили сельскохозяйственные культуры: ячмень, горох, рапс, томаты и горчица сарептская.

В работе предложены оригинальные среды для выделения и изучения свойств бактерий: среда РЕ на основе экстрактов растений (Belimov ei al., 2001), среда SMC для селекции бактерий утилизирующих АЦК в качестве источника углерода (Belimov et al., 2005) и среда РТМ с пониженным образованием комплексных соединений тяжелых металлов (Белимов и др., 1998). Детально описан предложенный автором метод изоляции ризобактерий из ризосферы проростков растений. Штаммы идентифицировали методами секвенирования гена 16S рРНК (Bulat et al., 1998; Preisfeld et al. 2000) и нумерической таксономии (Hold et al., 1994; Звягинцев, 1991). Активность АЦК деаминазы у бактерий определяли биохимическими методами (Jacobson et al., 1994; Saleh and Glick, 2001). Продуцирование ауксинов определяли с помощью реактива Сальковского с калибровкой по ИУК (Libbert and Risch, ¡969). Нитрогеназную активность определяли ацетиленовым методом (Hardy et al., 1973; Умаров, 1986). Продуцирование этилена бактериями определяли методом газовой хроматографии, а продуцирование сидерофоров - колориметрически (Schwyn and Neilands, 1987). Цитокининовую активность определяли по методу Кулаевой (Кулаева, 1973). Содержание белка в бактериях определяли методом Брэдфорда (Bradford, 1976). Устойчивость бактерий к тяжелым металлам и алюминию, а также иммобилизацию кадмия бактериями изучали в

периодических культурах по оригинальным методикам (Белимов и др., 1998, 2004). Бактериостатическую активность метаболитов бактерий изучали методом агаровых пластинок (Ковров и др., 1981). Дефектные по активности АЦК деаминазы мутанты V. paradoxus 5С-2М4 и P. brassicacearum АшЗТ8-1 получали методом транспозонного мутагенеза с последующей отрицательной селекцией при росте клонов на средах с АЦК (Belimov et al., 2007). Динамику численности бактерий в ризосфере и почве определяли методом интродукции устойчивых к рифампицину и стрептомицину мутантов (Звягинцев 1991) и с помощью вариантов маркированных белком GFP (Suarez ct al., 1997). Использовали различные гнотобиотические растительно-бактериальные системы: модифицированные ростовые мешочки по методу Глика (Glick et al., 1997), систему Возняковской с фильтровальной бумагой (Возняковская, 1969) и ее модификацию (Belimov et al., 2001), и оригинальную систему с агарозной средой (не опубликовано). Влияние бактерий на устойчивость ячменя к Н+ и АГ3 оценивали в условиях гидропоники (Климашевский 1988).

Были проведены вегетационные опыты, в большинстве которых семена инокулировали суспензиями 3-суточных культур бактерий в количестве 107 кл./семя одновременно с посевом. Семена поверхностно стерилизовали 30% Н2О2, этиловым спиртом, конц, H2SO4, или 5% Na-гипохлоритом, в зависимости от эксперимента. Как правило, использовали 5-кратную повторность вегетационных сосудов на вариант. В опытах с горохом использовали клубеньковые бактерии R. leguminosarum bv. viciae 1026. Полевые опыты проводили на базе Краснодарского НИИСХ, ВНИИМЗ (г. Тверь) и СибНИИСХ (г. Омск). Растения выращивали по стандартным технологиям, принятым в регионах проведения экспериментов. Использовали бактериальные препараты, которые приготавливали и применяли в соответствии с рекомендациями Хотяновича (1991). Условия проведения, время и дизайн опытов, а также характеристика почв подробно описаны в диссертации. Потребление растениями азотных удобрений изучали методом разведения изотопа lsN (Rennie and Rennie, 1983; Соколов, 1975). Поступление в растения фосфорных

удобрений изучали с помощью изотопа 3JP (Соколов и Сердобольекий, 1954). Содержание ортофосфата (Р,) в растениях определяли методом жидкостной хроматографии. Для изучения элементного состава растений и почв использовали методы Къельдаля, эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, рентгено-флуоресцентного анализа, атомно-абсорбционной спектрофотометрии и пламенной фотометрии. Ксилемный сок из побегов гороха получали по методу Borel and Simonneau (2002), концентрацию АЦК определяли методом газовой хроматографии-массспектрометрии (Birkemeyer et al., 2003), а содержание АБК определяли методом радио-имуннного анализа (Quarricctal., 1988).

Математические анализы выполнены с помощью программы STATISTIC A V-6 (StatSoft, Inc. [1995], USA) в соответствии с рекомендациями Доспехова (1985), Лакина (1990) и Sokal and Sneath (1963).

3. Значение взаимодействия ассоциативных бактерий в ризосфере для эффективности инокуляции растений

3.1. Ассоциации интродуцируемых бактерий, обладающих аддитивным эффектом на питание и рост растений

Целью исследований являлось оценить влияние совместной интродукции производственных штаммов ризобактерий на растения и изучить взаимодействие интродуцентов как дополнительный фактор эффективности инокуляции. На первых этапах работы, результаты которой частично опубликованы (Белимов и Кожемяков, 1988; Белимов, 1990; Belimov et ai., 1995), были использованы разные штаммы бактерий и их комбинации, а также различные виды растений. Наиболее интересные результаты были получены со штаммами Az. lipoferum 137 и Ag. radiobacter 10, которые были известны соответственно как азотфиксатор (Васгок, 1989) и мобилизатор фосфатов (Павлова и Горская, 1987). Установлено, что Ag radiobacter 10 стимулирует нитрогеназную активность (Табл. 1) и рост штамма Az. lipoferum 137 при совместном культивировании. Вероятными механизмами положительного

Таблица 1. Взаимодействие штаммов Аг. Иро/егит 137 и А% гасИоЬас1ег 10, и их влияние на потребление ячменем азотного и фосфорного удобрений

Нитрогеназная активность Накопление удобрений

Вариант опыта ячменем

Периодическая культура, НМОЯЬ С2Н4/4/ Ризосфера ячменя А, нмоль N удобренияь, мг И/сосуд Р удобрения13, ими. 33Р /мин/

1 млн. С2Н4/4/ сосуд х1000

азоспирилл г корней

Без инокуляции 0 50 а 39 а 133 а

Аг. Иро[егит 137 2а 63 а 58 Ьс 134а

А%. гасИоЬас1ег 10 0 89 а 53 Ь 172 Ь

Смесь штаммов 12 Ь 205 Ь 64 с 228 с

Измерения проводили в фазу выхода в трубку. ь Сумма зерна и соломы зрелых растений. в Побеги в фазу выхода в трубку. Разные латинские буквы указывают на существенное различие по критерию Фишера при Р < 0,05.

взаимодействия бактерий являлись потребление агробактериями избытка кислорода и стабилизация рН среды. Повышение нитрогеназной активности (Табл. 1) и приживаемости азоспирилл в ризосфере наблюдалось при инокуляции ячменя смесью штаммов. Оба штамма были способны активно колонизировать корни растений и поддерживать относительно высокую численность популяции (105--106 кл./г корней) в течение всего периода вегетации растений. Инокуляция ячменя смесью Аг. Иро/егит 137 и гасИоЬаМег 10 оказывала максимальный эффект на массу зерна, а в некоторых случаях урожай был существенно выше по сравнению с вариантами инокуляций отдельными штаммами. У инокулированных растений повышались эффективность использования азотного удобрения (Табл. 1). Помимо способности Ag, гасИоЬаМег 10 растворять труднодоступные фосфаты, важную роль во взаимодействии этого штамма с растением играет стимуляция потребления фосфора из удобрений (Табл. 1). Однако Аг. Иро/егит 137 не влиял на фосфорное питание растений, и не являлся мобилизатором фосфатов (Белимов и др., 1999). Полученные данные указывают на различия в механизмах воздействия данных штаммов на растения, что приводит к аддитивному или синергическому эффекту на их питание и рост при совместной инокуляции. Результаты полевых опытов, в которых использовали

биопрепараты на основе штаммов Аг. Иро/егит 137 (азоризин) и Ag. гасИоЬис1ег )0 (агрофил), подтвердили более высокую эффективность инокуляции ячменя смесью штаммов (Рис. 1). Применение отдельных препаратов оказалось малоэффективным, за исключением достоверного увеличения урожая с. Темп на 12% при использовании агрофила в 1987 г. Обнаружена вариабельность реакции растений на инокуляцию в зависимости от сорта ячменя: максимальной отзывчивостью на инокуляцию обладал с. Темп, в то же время инокуляция с. Каскад оказалась неэффективной.

Азоризин Агрофил Смесь препаратов

Рис. 1. Средние значения эффективности применения азоризина и агрофила для инокуляции ячменя в полевых опытах. Обозначения: (□) сорт Темп, среднее 2-х опытов 1987 и 1988 гг.; ( ) сорт Каскад, среднее 2-х опытов 1989 г.; (■) сорт Циклон, среднее 3-х опытов 1988 и 1990 гг. Символ * означает существенное повышение урожая по критерию Фишера при Р < 0,05.

Наблюдаемые положительные взаимодействия между Аг. Иро/егит 137 и гасИоЬаМег 10 свидетельствуют об образовании бактериальной ассоциации, в которой азоспириллы не только активнее фиксируют азот, но и лучше приживаются в ризосфере. Находясь в таких ассоциациях, бактерии существенно повышали свой потенциал положительного воздействия на растение. Наряду с этим, совместная интродукция штаммов, дополняющих друг друга по своим ростстимулирующим свойствам, оказывает аддитивные и синэргические эффекты на рост и питание растений. В результате положительных микробных взаимодействий в ризосфере и интеграции эффектов образуется растительно-бактериальная система, которая обладает достаточной устойчивостью и стабильностью функционирования. Результаты

исследований, включая полевые опыты, показывают целесообразность совместного использования биопрепаратов азоризина и агрофила.

3.2. Роль взаимодействия иптродуцируемых бактерий с аборигенной микрофлорой ризосферы в реакции растений на инокуляцию

В первый этап исследований входило выделение и характеристика представителей аборигенных бактерий (ДР-бактерий) доминирующих в ризосфере проростков ячменя, выращенного на 8 различных почвах. Затем эти ДР-бактерии были использованы для изучения роли аборигенной микрофлоры в эффективности взаимодействия интродуцируемых популяций ризобактерий с растениями. Изучение влияния метаболитов ДР-бактерий (всего 115 штаммов) на рост 22-х коллекционных штаммов ассоциативных бактерий методом агаровых пластинок показало, что 55 ДР-бактерий полностью ингибировали рост хотя бы одного коллекционного штамма, 12 ДР-бактерий ингибировали рост большинства штаммов, а 6 ДР-бактерий полностью ингибировали рост всех коллекционных культур. Только 13 штаммов ДР-бактерий стимулировали рост 1-3 коллекционных культур, которыми, как правило, являлись Р1а\'оЬас1егп1т эр. ЛЗО или А г. тувогепь 1. Штаммы рода Агозр/гШит были наиболее чувствительны к метаболитам ДР-бактерий. Представители семейства энтеробактерий были сравнительно устойчивы и положительного влияния ДР-бактерий на их рост не обнаружено. Наиболее устойчивыми являлись штаммы, относящиеся к родам Agrobacíerшm, АпИгоЬаЫег и ПауоЬас1епит. Эти результаты согласовывались с данными о выживаемости в почве двух коллекционных штаммов. Так, численность чувствительного штамма Ах. Иро/егит 137 была существенно выше при внесении в почву рифампицина, который препятствовал развитию аборигенных микроорганизмов. Однако добавление в почву рифампицина не оказало существенного влияния на выживаемость устойчивого к микробным метаболитам штамма Аг. туяогет 1. Среди ДР-бактерий был отобран штамм Cytophaga ]отопае Д1, метаболиты которого т гЬго улучшали рост Аг. Иро/егит 137. Динамика нитрогеназной

В 4-,

3 5 7 9 11 14 17

3 9 15 21 27 Сутки после инокуляции

Конроль 137 Д1 137+Д1 Варианты инокуляции

Сутки инкубации

Рис. 2. Взаимодействие Az. lipoferum 137 с С. jonsonae Д1 и их влияние на инокулированные растения ячменя сорта Темп. А - нитрогеназная активность Az. lipoferum 137 при культивировании в жидкой среде; Б - численность Az. lipoferum 137 в ризосфере ячменя; В - надземная масса растений в фазу выхода в трубку (■) и урожай зерна (□) растений ячменя. Варианты опыта на А и Б: чистая культура Az. lipoferum 137 (о); смесь Az. lipoferum 137 и С. jonsonae Д1 (•). Варианты инокуляции на В: без инокуляции (Контроль), Az. lipoferum 137 (137), С. jonsonae Д1 (Д1), смесь Az. lipoferum 137 и С. jonsonae Д1 (137+Д1). Вертикальные отрезки обозначают доверительный интервал при Р < 0,05.

активности у азоспирилл в присутствие С. jonsonae Д1 указывала на то, что бактерии образовывали устойчивую ассоциацию с высокой азотфиксирующей активностью (Рис. 2А). В вегетационном опыте С. jonsonae Д1 повысил также способность Az. lipoferum 137 колонизировать корни ячменя при совместной инокуляции (Рис. 2Б). Тем не менее, совместная инокуляция данными штаммами оказалась неэффективной из-за того, что С. jonsonae Д1 отрицательно повлиял на рост растений (Рис. 2В). Известно, что некоторые штаммы C.johnsonae являются фитопатогенными (Wells et al., 1998).

Из 115 изолированных культур ДР-бактерий 18 изолятов ингибировали, а 10 изолятов стимулировали всхожесть семян ячменя. Методом агаровых пластинок было установлено, что метаболиты производственного штамма Flavobacterium sp. Л30, способного продуцировать антибиотик (Шенин и др., 1996), полностью подавляли рост многих штаммов ДР-бактерий. В вегетационном опыте некоторые штаммы ДР-бактерий повысили урожай зерна ячменя на 17-19% (Табл. 2). В то же время, при совместной инокуляции ДР-бактериями и Flavobacterium sp. ЛЗО, положительного эффекта не обнаружено.

Таблица 2. Влияние ПачоЬааегтт Бр. ЛЗО на эффективность инокуляции ячменя ростстимулирующими ДР-бактериями

Вариант инокуляции Урожай зерна, г / сосуд

Контроль Е1тоЬаЫегшт эр. ЛЗО

Без инокуляции 3,23 3,59

ДР24 3,79* 3,17

ДР25 3,79* 3,30

ДР46 3,82* 3,63

ДР84 3,84* 3,21

(*) Различие между вариантами существенно относительно контроля по критерию Фишера при Р < 0,05).

Результаты исследований показали, что интродуцируемые популяции ассоциативных бактерий вступают в сложные взаимодействия с бактериальной микрофлорой, колонизирующей ризосферу. Выживаемость и эффективность интродуцента зависят от его устойчивости к антагонистическому воздействию аборигенов. Образование ассоциации с фитопатогенами или ингибирование активности полезных аборигенных микроорганизмов приводит к ослаблению ростстимулирующего эффекта интродуцента и аборигенных бактерий, и этим искажает ожидаемую реакцию растений на инокуляцию.

3.3. Популяциоиное доминирование в ризосфере прорастающих семян как критерий селекции ростстимулирующих бактерий

Нами предложено использовать способность бактерий активно колонизировать ризосферу прорастающих в нестерильной почве семян в качестве предварительного критерия для отбора высокоэффективных ростстимулирующих штаммов. Для реализации этого подхода были использованы два штамма ДР-бактерий АпкгоЬасГег Бр. ДР12. и БтогШгоЫит эр. ДР65, которые повышали всхожесть и кориеобразование у семян ячменя, продуцировали ауксины, обладали цитокининовой и фосфат-мобилизирующей активностью, но не фиксировали азот, не имели бактериостатической активности и не утилизировали АЦК.

В вегетационных опытах штамм АпкгоЬааег эр. ДР12 достоверно повысил количество зерен и урожай ячменя на 18-25% (Табл. 3).

Положительное влияние БтоПпгоЫит эр. ДР65 на урожай зерна проявилось в эксперименте 1, при этом инокуляция увеличила также массу соломы относительно производственного штамма Р1тоЬас1егшт зр. ЛЗО. Изучаемые ДР-бактерии успешно реализовали свою высокую колонизирующую способность при интродукции на семена и поддерживали численность популяции в процессе вегетации на высоком уровне (Рис. 3). Сравнительные испытания эффективности ДР-бактерий в полевых условиях показали, что АмкгоЪааег Бр. ДР12 повысил урожай зерна в двух опытах с ячменем сорта Абава на 6% и 12%, в одном из двух опытов с пшеницей сорта Омская-18 на 9%, и обеспечивал максимальный урожай зерна ячменя сорта Омский-88 и пшеницы сорта Омская-18. Использование биопрепаратов на основе Л'иогййоЬш/и эр. ДР65, а также флавобактерина или мизорина в полевых условиях оказалась неэффективной. Результаты показали, что Аг&гоЬасГег эр. ДР12 может быть рекомендован для создания ростстимулирующего биопрепарата.

Таблица 3. Влияние ассоциативных бактерий АгЖгоЬаМег эр. ДР12 и БтогЫгоЫит зр. ДР65 на урожай ячменя сорта Темп в вегетационных опытах

Варианты инокуляции Эксперимент 1 Эксперимент 2

Кол-во зерен, шт/сосуд Масса, г/сосуд Кол-во зерен, шт/сосуд Масса, г/сосуд

Зерно Солома Зерно Солома

Без инокуляции 66 3,2 3,7 64 2,8 5,5

Р1тоЬас(епит 5р. ЛЗО 74 3,6 4,1 83* 3,5* 5,8

АпИгоЬас1ег ер. ДР12 80* 4,0* 4,4 79* 3,3* 6,1

БтогШгоЫит яр. ДР65 78* 3,9* 5,0* 72 3,1 5,5

(*) Различие между вариантами существенно относительно варианта без инокуляции по критерию Фишера при Р < 0,05.

Были обобщены проведенные нами эксперименты по изучению динамики численности популяций производственных штаммов в ризосфере. Эти исследования доказали способность штаммов активно колонизировать ризосферу различных сельскохозяйственных культур в широком диапазоне почвенно-климатических условий. Показано, что активная колонизация корней

является необходимым, но недостаточным условием для эффективного взаимодействия интродуцента с растением. Интродуценты, как правило, реализуют свой потенциал колонизации ризосферы, однако эффект бактерий на растение проявляется не всегда. Установлено, что независимо от вида растения и условий среды численность штаммов Аг. туяогет 7 и Ag гас/юЬас(ег 10 была выше по сравнению со штаммами Аг. Нро/егит 137 и Р1сыоЬас1егшт ер. Л30. Это указывает на ведущую роль генотипа бактерий в колонизации ризосферы и подтверждает важность селекции активных колонизаторов, сохраняющих это свойство в разнообразных условиях. Поэтому перспективным представляется поиск интродуцентов, обладающих высокой «буферностью» и популяционной эврибионтностью - качествами, способствующими активной колонизации ризосферы. Показана также относительная независимость численности интродуцента в ризосфере и реакции растений на инокуляцию, свидетельствуя о том, что способность растения использовать полезный потенциал интродуцируемых бактерий во многом зависит от генотипа растения.

Таким образом, селекция эффективных штаммов ассоциативных ростстимулирующих бактерий по признаку доминирования популяции в культурабельном бактериальном сообществе ризосферы прорастающих семян может быть весьма перспективна. Такой подход учитывает высокую конкурентоспособность микроорганизмов в процессе колонизации корней

- 6]---------------J

8 16 24 32

Сутки после инокуляции

Рис. 3. Численность интродуцированных бактерий в ризосфере ячменя сорта Темп (эксперимент 2). Варианты опыта: АпИгоЬасгег эр. ДР12 (•); БтогЫгоЫит 5р. ДР65 (о); общая численность бактерий на среде без стрептомицина (■). Вертикальные отрезки обозначают доверительный интервал при Р < 0,05.

проростков в реальных условиях с учетом влияния комплекса биотических и абиотических факторов конкретной среды и генотипа растения. Впоследствии это дает возможность успешно интродуцировать полезную для растений популяцию примерно в ту же экологическую нишу, из которой она была первоначально изолирована. Это обосновывает высокую вероятность образования эффективной растительно-бактериальной ассоциации.

4. Роль рнзобактернй, содержащих фермент АЦК деамнназу, в устойчивости растений к абиотическим стрессам

4.1. Выделение и характеристика устойчивых к кадмию ассоциативных бактерий содержащих фермент АЦК деаминазу Исследования были инициированы важностью проблемы поиска новых путей повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. В этой связи интересными являлись публикациями о том, что снижение уровня гормона этилена в корнях растений, опосредованное утилизацией бактериями аминокислоты АЦК с помощью фермента АЦК деаминазы, является одним из механизмов положительного растительно-микробного взаимодействия (Click et al., 1994; Glick, 1995). Учитывая важную роль этилена в реакции растений на стрессовые факторы, представлялось перспективным выделить и изучить АЦК-утилизирующие бактерии, ассоциированные с корнями подверженных стрессу растений. В наших исследованиях стрессором послужили кадмий и другие тяжелые металлы, которые являются распространенными и высокотоксичными загрязнителями почв и индуцируют биосинтез стрессового этилена в растениях. Из ризосферы проростков горчицы сарептской и гороха, выращенных на загрязненных почвах и осадках сточных вод, были селектированы устойчивые к тяжелым металлам ростстимулирующие бактерии, содержащие АЦК деаминазу. В 1996 г. было выделено 22 АЦК-утилизирующих штамма с использованием питательных сред, содержащих АЦК в качестве единственного источника азота, а в 2001 г. выделено 11 штаммов на среде с АЦК в качестве

Таблица 4. Характеристика штаммов содержащих фермент АЦК-деами пазу

Штамм Акжвность Раство- Устойчи-

АЦК-деаминазы, рение вость к

нмоль a-KB фосфатов*, кадмию1',

/мг/ч мм мкМ CdCl2

Achromobacter xylosoxidans Cm4 1,8 0/0/0 210/550

Pseudomonas brassicacearum Am3 11,7 6/2/10 240 / 500

Pseudomonas marginalis Dp 1 12,9 3/4/2 210/500

Pseudomonas putida Am2 6,5 11/0/15 210/450

Pseudomonas putida Bm3 4,6 2/1/7 240/500

Pseudomonas sp. Dp2 11,5 11/1/12 210/450

Pseudomonas sp. Ep2 6,5 7/1/20 240/750

Rhodococcus sp. Fp2 10,0 0/0/0 600/1000

Variovorax paradoxus Ер 1 8,6 0/0/0 400 / 950

Variovorax paradoxus 5C2 7,1 0/0/0 1400/3500

HCP (P < 0.05) 2,1 3/1/4 -/-

( ) Указан диаметр зоны растворения фосфатов (Са3(Р04)2 / РеР04 / Са-фитат) вокруг колоний бактерий. (н) Указаны минимальные ростингибирующие и летальные концентрации при культивировании на агаризованной среде.

5 60 Е

к 40

I 20

га гi х 0 s с; d

Рис. 4. Эффект АЦК-утилизирующих бактерий и химических регуляторов этилена на длину корней проростков рапса в присутствие 300 мкМ CdCl2. Обозначения: K(Cd) - контроль без инокуляции; АВГ - 10 мкМ АВГ; Ag - 10 мкМ Ag2S04; АЦК- 200 мкМ АЦК; ЕФ - 10 мкМ эфефона. Вертикальные отрезки обозначают стандартное отклонение.

единственного источника азота и углерода. Во всех использованных почвах присутствовали ассоциативные АЦК-утилизирующие бактерии. Все штаммы были идентифицированы и их свойства детально охарактеризованы. Щгаммы относились к Pseudomonas brassicacearum, Ps. marginalis, Ps oryzihabitans, Ps. putida и Pseudomonas sp., а также Achromobacter xylosoxidans, Acidovorax facilis, Bacillus pumilus, Rhodococcus sp. и Variovorax paradoxus. У большинства этих

ilffiftS

тэ О

СМ ГО со

Е Е Е < <

со о

■ч- см т- см см

С О. О. Q. О. Q. О Q Ш Ш U.

Варианты опыта

и га ^ а

5 < =т Ш < <

таксонов наличие Л ЦК деаминазы ранее не было описано В настоящей диссертации представлена информация только о 10 штаммах (Габл. 4). Данные штаммы обладали высокой устойчивостью к 1яжелым металлам, и многие из них растворяли труднодоступные фосфаты (Табл. 4). Штаммы Ат2, Ер2 и 5С-2 продуцировали ауксины, но ни один из штаммов не продуцировал этилен и не обладал нитрогеназной активностью. Впервые показано, чго АЦК-утилизиуюшие бактерии мспользуют АЦК в качестве единственного источника углерода. Ростстимулирующая активность штаммов проявлялась в удлинении корней проростков горчицы сарептской и рапса, как в отсутствие, так и в присутствии кадмия в питательном растворе (Рис. 4). О важной роли АЦК деаминазы в способности бактерий стимулировать удлинение корней свидетельствуют результаты обработки растений аминоэтоксивинилглицином (АВГ, ингибитор АЦК синтазы), ионами серебра (конкурент за рецепторы этилена), АЦК (предшественник в биосинтезе этилена) и этефоном (генератор этилена) (Рис. 4) Производственные штаммы, не имеющие АЦК деаминазной активности, не влияли на длину корней.

4.2. Взаимодействие АЦК-утилизирующих бактерий с растениями в стрессовых условиях, вызванных токсичностью кадмия

Результаты вегетационных опытов с рапсом показали, что штаммы Р. brassicacearum Am3, P. putida ВшЗ и P. marginalis Dpi стимулировали развитие корней у растений, выращенных на незагрязненной почве. При внесении в почву кадмия (35 мг Cd/кг) положительное действие бактерий проявилось также и в повышении биомассы побегов. Однако инокуляция не влияла на содержание Cd в побегах рапса.

В опыте №1 с горчицей сарептской штаммы P. brassicacearum АтЗ и V. paradoxus 5С-2 увеличили массу побегов на необогащенной кадмием слабоокультуренной дерново-подзолистой почве. Однако при добавлении в почву кадмия (30 или 60 мг Cd/кг) эффект проявился только в стимуляции роста корней штаммом V paradoxus 5С-2. Численность P. brassicacearum АтЗ в

ризосфере снижалась в ходе эксперимента, а при 60 мг Cd/кг популяция элиминировалась из зоны корней. Напротив, V. paradoxus 5С-2 интенсивно колонизировал корни в отсутствии и, особенно в присутствии Cd в почве. Инокуляция не влияла на содержание Cd в побегах горчицы. В опыте №2 горчицу выращивали в коммерческом компосте "Pro-Mix ВХ" и инокулировали штаммом V. paradoxus 5С-2. Добавление кадмия в компост (24 мг Cd/кг) приводило к ингибированию роста растений, но инокуляция снимала этот негативный эффект и существенно повышала содержание и вынос кадмия побегами (Табл. 5). Возможно, что различное влияние бактерий на аккумуляцию кадмия горчицей связаны со степенью его доступности для растений в дерновоподзолистой почве (после внесения в почву кадмий быстро переходил в нерастворимые формы) и в компосте (в компосте хелатирующие вещества поддерживали микроэлементы в растворенной форме). Можно предположить, что способность бактерий активизировать поступление кадмия в растения может проявляться при условии его высокой > подвижности в ризосфере. Полученные результаты указывают на два важных момента в отношении проблемы повышения эффективности технологий фитоэкстракции металлов с использованием горчицы сарептской. Во-первых, необходимо активизировать поглощение корнями и/или повысить мобильность тяжелых металлов в ризосфере инокулированных растений. Во-вторых, при повышенном поступлении токсикантов в растения становится особенно актуальным поиск приемов стимуляции роста растений, в том числе основанных на взаимодействии растений с полезными микроорганизмами.

Таблица 5. Влияние инокуляции на рост и аккумуляцию кадмия побегами ______ горчицы сарептской__

Вариант опыта Биомасса, мг/сосуд Содержание Cd, мг/кг Вынос Cd, мкг/сосуд

Без Cd и инокуляции 489 а не определяли не определяли

Cd + без инокуляции 394 Ь 27 а 11 а

Cd + V. paradoxus 5С-2 438 а 59 b 26 b

Разные буквы указывают на различия по критерию Фишера (Р < 0,05).

ВИР188 ВИР1658 ВИР342Э ВИР4788 -20

Генотипы гороха

Элементы

Рис. 5. Влияние АЦК-утилизирующих бактерий на биомассу (А, В) и накопление элементов (Б, Г) побегами гороха. (А) и (Б) - незагрязненная почва; (В) и (Г) - внесено 10 мг Cd/кг. (Б) и (В) - средние для 4-х генотипов гороха. Варианты: (□) P. brassicacearum АтЗ, (■) P. marginalis Dpi, (iij) Rhodococcus sp. Fp2. (*) - существенный эффект инокуляции по критерию Фишера (Р < 0,05).

В вегетационном опыте с горохом инокуляция штаммами Р. brassicacearum АтЗ и P. marginalis Dpi стимулировала рост корней, как на незагрязненной почве, так и при внесении кадмия. Положительный эффект-бактерии оказали также на рост побегов (Рис. 5А, В). Устойчивый к кадмию штамм Rhodococcus sp. Fp2 не стимулировал рост обработанного кадмием гороха. Это вероятно было связано с тем, что в модельных экспериментах кадмий полностью ингибировал АЦК-деаминазную активность этого штамма. Добавление Cd в почву приводило к снижению содержания питательных элементов в растениях. Эффект бактерий на элементный состав побегов существенно варьировал в зависимости от штамма, генотипа гороха и концентрации Cd в почве. Действие инокуляции в основном проявлялось в повышении содержания N, Са и S, и в тенденции к снижению содержания Р и Fe в побегах. Снижение содержания Cd происходило при инокуляции генотипа ВИР-1658 штаммами Dpi и Fp2, генотипа ВИР-3429 штаммами АтЗ и Dpi, и генотипа ВИР-4788 штаммом Fp2. У инокулированных растений повышалось

накопление питательных элементов в побегах (Рис. 5). Ююс{ососст эр. Рр2 потерял способность улучшать аккумуляцию растениями N. К, Са и Ре в условиях загрязнения почвы кадмием. Наблюдаемое повышение накопления Р, К, и Ре в побегах было вероятно опосредовано лучшим развитием корневой системы, а повышение аккумуляции N. Б, и Са, могло быть результатом мобилизации этих элементов в ризосфере и стимуляции процессов их ассимиляции и транспорта в побег. Полученные результаты свидетельствуют о том, что: (1) АЦК деаминаза играет важную роль в стимуляции роста растений в присутствии токсичного кадмия; (2) улучшение минерального питания гороха бактериями и эффект бактерий на биосинтез этилена в растении посредством АЦК деаминазы являются частично независимыми процессами; (2) снижение содержания Сс1 в побегах гороха не являлось причиной улучшения роста инокулированных растений, и не было связано с утилизацией АЦК бактериями.

4.3. Зависимость эффекта АЦК-утилизирующих бактерий от уровня минерального питания растений

примерно одинаковым и составляло от 2,0 х 106 до 3,3 х 10ь кл./мг, свидетельствуя о том, что рост бактерий не был ограничен дефицитом фосфора. Бактерии не влияли на концентрацию Р, в питательном растворе с фосфатами. Не обнаружено корреляции между фосфаг-растворяющей активностью штаммов in vitro и их воздействием на корни или потреблением фосфора растениями. В присутствии К2НР04 штаммы Р. putida Bm3, A xylosoxídans Ст4 и Pseudomonas sp. Dp2 снижали содержание (Р,), а обработка Ag+ уменьшила накопление Р, в побегах. Масса побегов отрицательно коррелировала с содержанием Р, (г — -0.40; Р - 0.015; п = 24). Образование этилена в отсутствии фосфора снижалось и сопровождалось удлинением корней (Рис. 6Б). Снижение биосинтеза АЦК и этилена является адаптацией, направленной на поиск доступного источника фосфора за счет более развитой корневой системы (Rengel and Kordan, 1988). Инокуляция снижала количество выделяемого растениями этилена только в присутствии фосфора, при этом добавление сернокислого аммония в качестве дополнительного источника азота снижало бактериальный эффект. Вероятно, что при дефиците фосфора количество доступного для бактерий АЦК в прикорневой зоне уменьшалось, взаимодействие растительно-бактериальной ассоциации нарушалось, и это приводило к ослаблению положительного действия бактерий. Высокая концентрация аммония, более доступного источника азота, может ингибировать активность АЦК деаминазы (Jacobson et al., 1994). Поэтому сульфат аммония нивелировал только эффект бактерий, но не химического ингибитора этилена (Ag+). Эти результаты являются оригинальным подтверждением участия АЦК деаминазы во взаимодействии бактерий с растениями. В вегетационных опытах положительный эффект бактерий на массу побегов рапса повышался примерно в два раза при внесении в почву фосфорных удобрений. Содержание питательных элементов (Р, К, S, Mo, Zn и Ва) в побегах инокулированных растений не повышалось или понижалось (в зависимости от штамма интродуцента) и отрицательно коррелировало с биомассой побегов. Это указывало на то, что происходило разбавление концентрации элементов массой

s 200 5

к 150 x

0 100 п

1 50 с;

ч 0

1234 1234 1234

ш 14

£ и

з. 12

Норма

-Р

+ NH4

О л с о 2 с

1 2 3 4 1 2 3 4

12 3 4

Норма

-Р

+ NH4

Рис. 6. Реакция проростков рапса на инокуляцию АЦК-утилизирующими бактериями в зависимости от содержания фосфора и азота в питательном растворе. А - длина корня. Б - образование этилена. Варианты опыта: Норма, полный питательный раствор; -Р, раствор без фосфора; +NH4, дополнительно внесен 1 мМ (NH^SCV, 1, без инокуляции; 2, 10 мкМ Ag2S04; 3, А. xylosoxidans Cm4; 4, Pseudomonas sp. Dp2. Вертикальными отрезками обозначены стандартные отклонения.

растений, а специфические эффекты бактерий на ассимиляцию питательных элементов не проявлялись. Таким образом, уровень фосфорного и азотного питания растений оказывает существенное влияние на реакцию растений на инокуляцию бакгериями, содержащими АЦК деаминазу. Стимуляция роста растения происходит при относительно высоком уровне гормона этилена, и при отсутствии факторов ингибирующих активность АЦК деаминазы.

4.4. Роль АЦК деаминазы в реакции растений на дефицит почвенной влаги Инокуляция штаммом V. paradoxus 5С-2 и обработка ингибитором биосинтеза этилена (10 мкМ АВГ) стимулировали рост корней и побегов гороха сорта Sparkle в большей степени при недостаточном увлажнении почвы по сравнению с вариантами оптимального увлажнения. Ростстимулирующий эффект сопровождался повышением транспирации воды, пропорциональным массе побегов. Однако влияние мутанта V. paradoxus 5С-2М4, который имел активность АЦК деаминазы в 7 раз ниже дикого типа, на рост растений и транспирацию воды было несущественным.

При выращивании гороха в условиях дефицита влаги до стадии полной спелости растения инокулированные V. paradoxus 5С-2 превосходили

контрольные по количеству семян, массе семян и накоплению в них азота (Табл. 6). Содержание азота в семенах не изменялось, поэтому повышение накопления азота было обусловлено увеличением биомассы. При оптимальном режиме полива положительное действие V. paradoxus 5С-2 на рост растений проявилось только в виде тенденции. Инокуляция стимулировала образование клубеньков таким образом, что полностью снимала ингибирующий эффект засухи на клубЬнькообразование. Инокулированные растения образовывали дополнительные побеги и зацветали на 1-2 дня раньше контрольных. Образование дополнительных побегов приводило к затенению участков почвы вокруг растений, и это могло снижать потери влаги, испаряющейся с поверхности почвы. V. paradoxus 5С-2 активно колонизировал корни гороха во всех экспериментах при оптимальном и недостаточном увлажнении, а его численность в конце опытов была около 1 млн кл./г корней. В условиях дефицита влаги количество биомассы семян в расчете на 1 литр поливной воды было на 12% больше (Р=0,02) при инокуляции, свидетельствуя о повышении эффективности использования воды растениями.

Таблица 6. Эффект V. paradoxus 5С-2 на рост и азотфиксирующий симбиоз _гороха сорта Sparkle в зависимости от уровня увлажнения почвы__

Вариант полива и Кол-во Масса Накопление Кол-во

инокуляции семян, семян, N в семенах, клубеньков,

шт/растение г/растение мг/растение шт/растение

70% полной влагоемкости почвы

Шгамм 1026а 11а 3,3 ab 139 ab 38 а

Штаммы 1026 и 5С-2 14а 3,9 а 156 а 54 b

40% полной влагоемкости почвы

Штамм 1026 7 b 2,1 с 79 с 13 с

Штаммы 1026 и 5С-2 11а 2,9 b 117b 40 ab

Растения инокулировали Я. 1е§ут1по5агит Ьу. viciae 1026. Разные латинские буквы указывают на существенные различия (критерий Фишера, Р < 0,05).

Дефицит влаги приводил к повышению содержания АЦК и АБК в ксилемном соке растений (Рис. 7А). При недостаточном увлажнении наблюдалось снижение концентрации АЦК у обработанных АВГ и инокулированных растений. Это наблюдение имеет большое значение для

понимания механизма воздействия АЦК-утилизирующих бактерий, поскольку указывает на то, что АЦК деаминаза вызывает не только локальные эффекты на корни, но может индуцировать системную устойчивость. Содержание АБК, основной сигнальной молекулы в реакции растения на засуху, также повышалось при дефиците влаги, свидетельствуя о развитии стрессовой реакции (Рис. 7Б). Инокуляция диким типом V. paradoxus 5С-2 и его мутантом 5С-2М4 не повлияла на концентрацию АБК при оптимальном увлажнении почвы. Повышение концентрации АБК при дефиците влаги происходило у растений, инокулированных диким типом V. paradoxus 5С-2, вероятно в результате более быстрой ассимиляции ограниченного ресурса поливной воды. Это указывает на то, что передаваемый посредством АБК сигнал, может ограничивать ростстимулирующее и антистрессовое воздействие АЦК-утизирующих бактерий. С другой стороны высокая концентрация АБК могла ограничивать потери воды листьями за счет транспирации.

70% ПВ

П" 200 <

-D

О 100

40% ПВ

70% ПВ

Режим увлажнения почвы

40% ПВ

Рис. 7. Содержание АЦК (А) и АБК (Б) в ксилемном соке гороха в зависимости от инокуляции и режима увлажнения почвы. Варианты: (□) контроль; ( ) АВГ на (А) или мутант 5С-2М4 на (Б); (■) дикий тип V. paradoxus 5С-2. Вертикальными отрезками обозначены ошибки средних. Разные латинские буквы указывают на существенные различия (критерий Фишера, Р < 0,05).

В вегетационном опыте с карликовым сортом томатов MicroTom растения выращивали в узких, но объемных (диаметр 10 см; 10 кг компоста) пластиковых колоннах, что позволяло вырастить их до фазы зрелых плодов при полном прекращении полива в начале вегетации. При поддержании полива инокуляция V. paradoxus 5С-2 не оказала существенного эффекта на массу

плодов. В условиях засухи масса плодов снизилась в 6 раз, но урожай ииокулированных растений был на 30% выше относительно контроля, что свидетельствовало о повышении эффективности использования воды растениями. Численность интродуцента в ризосфере составляла около 5 млн. кл./г корней, при этом прекращение полива не изменяло его колонизирующую способность. Используя агарозную гнотобиотическую систему, было установлено, что V. paradoxus 5С-2, Р brassicacearum АшЗ и его мутант АтЗТ8-1, имевший активность АЦК деаминазы в 37 раз ниже дикого типа, стимулируют удлинение корневых волосков у томатов. Микроскопирование показало, что маркированные GFP бактерии интенсивно колонизируют корневые волоски. Стимуляция развития корневых волосков может вносить вклад в улучшение водного питания инокулированных растений, однако этот эффект не зависит от активности АЦК деаминазы бактерий.

5. Взаимодействие производственных штаммов ассоциативных бактерии с растениями в зависимости от агроклиматических факторов

5.1. Экстремальные температуры среды Штаммы Az. lipoferum 137, Ar. mysorens 1, Ag. radiobacter 10 и Flavobacterhun sp. J130 используются во многих регионах, которые существенно различаются по температурному режиму. В связи с этим, представлялось важным изучить, как температура влияет на эффективность инокуляции растений данными бактериями. Для этого были проведены вегетационные опыты, в которых инокулированные растения ячменя выращивали в климатических камерах, имитируя оптимальное (+18°С), холодное (+14°С) и жаркое (+23°С) лето. Ar. mysorens 7 повысил массу зерна не только при оптимальной, но и при пониженной температуре, при этом эффект составил соответственно +17% и +25%. Положительный эффект от штамма Ag. radiobacter 10 был существенен только при пониженной (+25%) или повышенной (+19%) температурах. При повышенной температуре отмечена тенденция увеличения массы зерна при инокуляции Az lipoferum 137 и

НтоЬаМепит Бр. ЛЗО на 9% и 12%, однако, разница с контролем была несущественной. В среднем для всех испытанных штаммов реакция растений на инокуляцию была выше при экстремальных температурах. Поддержание экстремальных температур приводило к существенному снижению массы зерна растений, свидетельствуя о том, что растения были подвержены сильному стрессу. Температура культивирования растений не влияла на численность интродуцированных бактерий в ризосфере в фазы всходов и кущения. В дальнейшем численность Ag гасНоЬас1ег 10 и Р1тоЬас1егтт эр. ЛЗО была выше при имитации жаркого лета, но снижалась при имитации холодного лета. Активная колонизация корней во всех режимах указывает на способность бактерий легко адаптироваться к различным температурам и поддерживать численность популяции относительно стабильной. Вероятно, что повышение реакции растений на инокуляцию при неблагоприятных температурах связано не с популяционными эффектами температуры на бактерии, а с изменением их активности и метаболизма, которые могут быть зависимы от самого растения.

5.2. Повышенная кислотность почвы

При культивировании на питательной среде штамм Аг. тузогет 7 был наиболее устойчив к подкислению среды и нормально развивался при рН=4,5. Ингибирование роста Ag. гас1юЬас1ег 10 и Пах'оЬас1егтт эр. ЛЗО наблюдалось при рН=5,0 4,5. Сильное ингибирование роста наиболее чувствительного штамма Аг. Иро/егит 137 происходило уже при рН=5,0. При рН=6,5 все штаммы обладали относительно высокой устойчивостью к ионам А1+3 Однако при подкислении среды (рН=4,5) токсичность алюминия существенно повышалась, и рост бактерий прекращался при концентрации 30-40 мг А1+3/л.

В условиях гидропоники при создании стрессовых условий (рН=4,5 и добавлении 5 мг/л А1+3) инокуляция стимулировала рост корней проростков различных сортов ячменя примерно на 15-25%. Однако в оптимальных условиях (рН=5,8 без добавления АГ3), ассоциативные бактерии не оказали влияния на рост корней. В вегетационных опытах использовали кислые

Урожай Накопление N Сутки после ИНокуляции

Рис. 8. Взаимодействие ячменя Целинный-5 с Az. lipoferum 137 в зависимости от рН почвы. (А) - эффект бактерий на урожай зерна (г/сосуд) и накопление азота в зерне (мг N/сосуд). Численность интродуцента в ризосфере (Б) и в почве без растений (В). Обозначения: рН почвы 6,1 (□, о) или 5,0 (и, •). (*) означает существенную разницу с контролем по критерию Фишера (Р< 0,05). Вертикальные отрезки обозначают доверительный интервал (Р<0,05).

дерновоподзолистые почвы, кислотность которых изменяли добавлением мела. В опыте №1 с сортом Целинный-5 положительное действие на продуктивность растений ячменя проявилось только при инокуляции Az. lipoferum ¡37 и Flavobacterium sp. JI30 в условиях слабокислой реакции почвы (рН=5,0), но не в нейтрализованной почве (рН=6,1) (Рис. 8А). Содержание свободного пролина в корнях инокулированных растений было в 4 раза ниже по сравнению с контрольными, свидетельствуя о способности бактерий понижать интенсивность стресса, вызываемого неблагоприятными условиями. Сравнение популяционных кривых бактерий полученных для ризосферы и почвы без растений позволило установить, что в слабокислой почве присутствие растения улучшало выживаемость Az. lipoferum 137 (Рис. 8Б, В) и Flavobacterium sp. JI30. Важно отмстить, что именно эти штаммы стимулировали рост растений, свидетельствуя об образовании эффективных ассоциаций в данных условиях. Однако в опыте №2, когда рост растений был сильно ингибирован при рН почвы 4,5, инокуляция Az. lipoferum 137 или Ar. mysorens 7 снижала соответственно массу соломы или урожай зерна. Отрицательный эффект возможно связан с утилизацией бактериями органических кислот, выделяемых корнями для хелатирования алюминия (Foy and Lee, 1987), и повышением его подвижности в ризосфере.

5.3. Дефицит почвенной влаги Расчет средних значений прибавок массы зерна в серии вегетационных опытов показал, что инокуляция всеми штаммами была более эффективной в условиях дефицита влаги в почве (Рис. 9А). Вероятно, что целый ряд известных механизмов действия бактерий на растения мог быть вовлечен в наблюдаемый эффект. Стимуляция роста корней бактериями могла быть исключительно важна при засухе, поскольку лучшее развитие корневой системы обеспечивает растение дополнительной влагой. Биологическая азотфиксация и улучшение минерального питания инокулированных растений могло снижать возникающий дефицит и ограниченный транспорт питательных элементов. Продуцирование бактериями ауксинов, антагонистов стрессового фитогормона АБК, могло ослаблять процессы, останавливающие рост растения в условиях дефицита влаги. Режим увлажнения почвы существенно повлиял на выживаемость бактерий в ризосфере растений: численность всех штаммов в середине и в конце вегетации поддерживалась на более высоком уровне при недостатке почвенной влаги. Сравнение популяционных кривых выживаемости бактерий в почве без растений и в ризосфере показало, что при дефиците

7г

о 60

& 40

■е £20

А-137 А-7 А-10 ЛЗО Штаммы

Сутки после инокуляции

Рис. 9. Взаимодействие ячменя Целинный-5 с ассоциативными бактериями в зависимости от влажности почвы. (А) - эффект бактерий на урожай зерна (г/сосуд). Штаммы: А-137 - Ах. Про/егит 137, А-7 - Аг. туяогет 7, А-10 - Ag. гасПоЬаЫег 10 и ЛЗО - Р1тоЬас1епит эр. ЛЗО. Римскими цифрами обозначено количество проведенных опытов, а арабскими цифрами обозначено количество опытов с достоверной прибавкой урожая (критерий Фишера, Р<0,05). Численность Аг. Про/егит 137 в ризосфере (Б) и в почве без растений (В). Обозначения: влажность почвы 60% ПВ (□, о) или 30% ПВ (и, •). Вертикальные отрезки обозначают доверительный интервал (Р<0,05).

вла! и более благоприятные условия для интродуцентов создаются на корнях растений по сравнению с почвой (Рис. 9 Б, В). Это указывает на активную роль растения в образовании ассоциаций с иитродуцентамии и может служить аргументом в пользу того, что в условиях стресса растение ведет поиск дополнительных ресурсов, которые могут стать доступны ему благодаря активизации функций полезной ризосферной микрофлоры. Возможно также, что при дефиците влаги в ризосфере ослабевали конкурентные и антагонистические взаимодействия между интродуцируемыми штаммами и аборигенной микрофлорой, а внесение большого количества клеток интродуцента при инокуляции позволяло ему успешно конкурировать с аборигенными микробами, колонизирующая способность которых была снижена недостатком влаги.

5.4. Загрязнение почвы тяжелыми металлами

Целью данной работы являлось изучение возможности применения биопрепаратов ассоциативных бактерий на загрязненных почвах для получения качественной продукции растениеводства. При культивировании на питательных средах бактерии были устойчивы к относительно высоким концентрациям РЬ, Сс1, Си, N1 и Zn, за исключением штамма ¥1тоЪас1епит эр. ЛЗО, который оказался высокочувствительным к Сё (Табл. 7).

Важным результатом стало обнаружение стимуляции продукции ауксинов у обработанных кадмием бактерий (Табл. 7). Устойчивые штаммы были способны активно сорбировать Сс1 при культивировании на питательной среде (Табл. 7), при этом максимальный коэффициент распределения Сс1 (соотношение концентраций Сс1 в клетках и среде) получено у Аг. Нро/егит 137 и равнялось 5000 ± 500. В гидропонной культуре в присутствии кадмия все штаммы увеличили массу корней ячменя, а Аг. тузогепя 1 повысил также массу побегов. В отсутствии кадмия бактериальный эффект выражался в повышении содержания питательных элементов (Р, К, Са, Ре и Мп) в корнях и/или побегах. Кадмий ингибировал поступление питательных элементов в растения.

Таблица 7. Влияние кадмия на ассоциативные бактерии и их взаимодействие с ____растениями ячменя на загрязненной почве__

Штамм Устойчивость к Cd/PbA, мМ Эффект Са на синтез ауксинов, %ь Сорбция Сё бактериями, мкгCd/мг Эффект бактерий на побеги ячменя:"

на массу, % на содержание Сё, %

Az. lipoferum 137 0,4/0,7 + 28 7,8 ± 1,0 + 73* - 19*

Ar. mysorens 1 0,6/1,0 + 48 1,3 + 0,3 + 57 -9

Ag. radiobacter 10 0,5 / 0,8 + 2 2,0 + 0,1 + 72* - 19*

Flavobacterium sp. Л30 0,05/0,5 + 50 н/о + 56 -11*

АУказаны минимальные летальные концентрации металлов. Указано соотношение интенсивности продуцирования ауксинов (мкг ИУК/мг бактерий) в присутствии и отсутствии СсГСЬ в питательной среде. вРастения выращивали в почве обогащенной 75 мг С<3/кг. (*) Указывает на существенное влияние инокуляции (критерий Фишера, Р < 0,05). (н/о) не определяли.

Эффект бактерий на элементный состав растений был сходным в присутствии и отсутствии Сс1. Бактерии повышали накопление К, М§, Б, Ре, Мп игпв корнях, а также накопление Р, К, Б, Ъх\ и Ыа в побегах, при этом воздействие разных штаммов на аккумуляцию элементов было сходным. В вегетационном опыте инокуляция ячменя стимулировала рост растений в присутствии токсичных концентраций кадмия в почве (Табл. 7). В побегах инокулированных растений содержание Сс1 снижалось (Табл. 7), но содержание питательных элементов (Р, К, Б и Са) в некоторых случаях повышалось. Все штаммы активно колонизировали корни ячменя на почве загрязненной свинцом или кадмием, за исключением Сс1-чувствителыюго штамма Р1а\>оЪас1егтт яр. Л30, который в середине вегетации не обнаруживался в ризосфере. В некоторых случаях численность других штаммов в ризосфере повышалась в присутствии тяжелых металлов, что вероятно было связано с конкурентными преимуществами устойчивых к металлам интродуцентов по отношению к аборигенной микрофлоре. Результаты трех полевых опытов показали, что применение биопрепаратов азоризина, мизорина, агрофила и флавобактерина проявлялось в повышении урожая зерна и активизации потребления растениями питательных элементов, таких как Р, К, Б и Са. Известно, что эти элементы играют важную

роль в процессах детоксикации тяжелых металлов растениями, однако токсичные металлы иигибируют ассимиляцию растениями этих питательных элементов. Результаты наших экспериментов свидетельствуют о способности инокулированиных растений более эффективно противодействовать отрицательному эффекту тяжелых металлов на усвоение питательных элементов, и это может быть важным механизмом положительного действия бактерий на устойчивость растений. Содержание РЬ и Сс1 в зерне обработанных биопрепаратами растений не повышалось, а в отдельных случаях снижалось. Вероятными механизмами такого эффекта бактерий может быть иммобилизация токсичных металлов в ризосфере и активизация защитных реакций растений бактериальными биологически активными веществами. Результаты проведенных исследований показали, что биопрепараты на основе ассоциативных бактерий могут быть успешно применены для бактеризации ячменя в условиях загрязнения почвы свинцом и кадмием.

ВЫВОДЫ

1. Совместная инокуляция растений производственными штаммами Ах

Иро/егит 137 и гасИоЬас1ег 10 превосходит по эффективности инокуляцию отдельными штаммами. Данные штаммы образуют ассоциацию в периодической культуре и при интродукции в ризосферу. Механизмами аддитивных и синергических эффектов смеси данных штаммов являются активизация и сбалансированность минерального питания растений за счет интенсивного поглощения азотных и фосфорных удобрений, а также повышенная азотфиксирующая активность и лучшая приживаемость Аг. Иро/егит 137 на корнях.

2. При интродукции на семена производственные штаммы Аг. Иро/егит 137, Ад.

гасИоЬаМег 10, Аг. туьогет 7 и ЛауоЬас1еНит эр. ЛЗО способны активно колонизировать корни различных видов и сортов сельскохозяйственных растений, выращиваемых в различных почвах и климатических условиях. Установлены детерминированные штаммом сходства популяционной

дииамикп и различия в численности популяций на корнях инокулированных растений, что позволяют оцениib экологическую пластичность и адаптационный нотснциал ризобактериальных интроду центов но таким характеристикам как «буферность» и эврибионтность популяций. Однако активная колонизация ризосферы росюстимулируютцим штаммом не является достаточным условием реализации его положительного действия на растение.

3. Интродуцируемые ассоциативные бактерии активно вступают в

конкурентные и в меньшей степени симбиотические взаимодействия с аборигенной почвенной микрофлорой Приживаемость в ризосфере и эффективность инокуляции во многом зависит от устойчивости интродуцента к воздействию аборигенных микроорганизмов. Образование ассоциаций интродуцента с микрофлорой, ингибирующей рост растений, а также антагонизм интродуцента к полезным формам аборигенных бактерий искажает ожидаемую реакцию растений на инокуляцию.

4. Скрининг штаммов ассоциативных ростостимулирующих бактерий по

признаку доминирования популяции в культурабельном бактериальном сообществе ризосферы прорастающих в почве семян является перспективным приемом для обнаружения интродуцентов с высокой колонизирующей способностью. Предложенный метод позволил селектировать высокоэффективные штаммы Arthrobacter sp. ДР12, Sinorhizobium sp. ДР65 и V. paradoxus 5C-2, которые обладают высокой колонизирующей активностью.

5. Во всех использованных нами почвах, отвалах горных пород и осадках

сточных вод различного типа и географического положения присутствуют устойчивые к тяжелым металлам ростстимулирующие бактерии, содержащие фермент АЦК деаминазу и способные активно колонизировать корни прорастающих семян. Изолированные бактерии относятся к различным таксономическим группам, при этом впервые

наличие АЦК деаминазы описано нами у видов Achromobacter xylosoxidans, Pseudomonas brassicacearum, Pseudomonas marginahs, Rhodococcus sp. и Variovoraxparadoxus.

6. Инокуляция производственными штаммами и вновь выделенными

ризобактериями, содержащими АЦК деаминазу, повышает устойчивость растений к токсичности тяжелых металлов, таких как кадмий и свинец. Степень антистрессового эффекта бактерий существенно варьирует в зависимости от штамма, генотипа растения и токсиканта. Важными механизмами ростстимулирующего эффекта бактерий в условиях токсичности тяжелых металлов являются: (1) стимуляция роста растений благодаря продуцированию бактериями ауксинов и снижению негативных этилен-зависимых реакций растения на стресс посредством АЦК деаминазной активности; (3) иммобилизации бактериями токсикантов в прикорневой зоне; (4) снижение ингибирующего действия металлов на потребление питательных элементов инокулированными растениями за счет стимуляции роста корней и активизации процессов ассимиляции или мобилизации элементов.

7. Инокуляция изучаемыми ассоциативными бактериями, как правило, не

приводит к повышению содержания токсичных тяжелых металлов в растениях, а в некоторых случаях противодействует аккумуляции этих элементов в надземных органах. Для интенсификации процесса фитоэкстракции тяжелых металлов с помощью ассоциаций растений и ростстимулирующих бактерий необходимо разрабатывать дополнительные приемы и средства, направленные на мобилизацию металлов в ризосфере.

8. Уровень минерального питания растений оказывает существенное влияние

на реакцию растений на инокуляцию бактериями содержащими АЦК деаминазу. Стимуляция роста растения происходит (1) в присутствии доступного фосфора, который обеспечивает высокий уровень гормона этилена в корнях, и (2) при отсутствии избытка доступного азота в виде

аммония, который ингибирует активность фермента ЛЦК деаминазы, Дефицит фосфора для раеюний и избыток доступного азота для бактерий могут нарушать растительно-бактериальное взаимодействие, которое приводит к ограничению или нивелированию положительного действия АЦК-утилизирующих бактерий на растения.

9. Изучаемые штаммы АЦК-утилизирующих бактерий растворяют

малодоступные фосфаты in vitro на питательных средах, однако не повышают потребление фосфора растениями из почвы. Поэтому роль мобилизации фосфатов данными бактериями в их ростостимулирующем эффекте на инокулированные растения несущественна.

10. Эффективность инокуляции ячменя производственными штаммами варьирует в зависимости от температуры среды, при этом положительный эффект бактерий на рост растений может быть достигнут при пониженных и повышенных температурах. Установлено, что для каждого из штаммов имеются особенности во взаимодействии с растением, обусловленные влиянием температуры. Популяции интродуцированных бактерий в ризосфере легко адаптируются к экстремальным температурам.

И. Производственные штаммы ассоциативных бактерий, за исключением Az. lipoferum 137, способны развиваться в кислой среде при рН=4,5 и устойчивы к относительно высоким концентрациям ионов АГ3. Направленность бактериального эффекта на рост растений в почвах с повышенной кислотностью существенно варьирует от положительной до отрицательной в зависимости от генотипа растения и, возможно, от особенностей реакции сортов на кислотный стресс.

стимулировать рост корней за счет регуляции уровня этилена. Снижение концентрации сигнальной молекулы АЦК в ксилемном соке инокулированных растений указывает на присутствие не только локального действия АЦК деаминазы на корни, но и на индукцию системного антистрессового эффекта. Концентрация гормона абсцизовой кислоты при этом остается высокой, что ограничивает потери воды листьями за счет транспирации.

13. Различия в популяционных кривых выживаемости производственных

штаммов в ризосфере и почве, а также корреляция между численностью интродуцета и его эффектом на растения в зависимости от условий роста растений служат доказательствами активной роли растения в формировании ассоциаций с полезными формами ризобактерий при неблагоприятных условиях среды.

14. Инокуляция гороха АЦК-утилизирующими бактериями стимулирует

образование азотфиксирующих клубеньков на корнях. Данный эффект в большей степени проявился в стрессовых условиях ингибирования клубенькообразования дефицитом влаги. Поэтому положительное действие ассоциативных бактерий, содержащих АЦК деаминазу, на симбиоз бобовых .растений с клубеньковыми бактериями является важным механизмом их антистрессового эффекта.

15. Вероятность получения положительного ростостимулирующего эффекта от

инокуляции ассоциативными бактериями выше в таких условиях, в которых рост растений лимитирован некоторыми биотическими или абиотическими факторами. При этом необходимыми условиями реализации ростостимулирующего эффекта являются устойчивость бактерий к данному фактору и способность бактерий противодействовать негативному проявлению этих факторов. Такое воздействие бактерий может быть направлено на регуляцию роста и метаболических процессов в растении, а также на благоприятные для растений изменения в ризосфере.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1 Белимов А.А., Кожемяков А.Г1. Смешанные культуры азогфиксирующих

бактерий и перспективы их использования в земледелии // Сельскохозяйственная биология. - 1992. № 5. - С. 77-87.

2 Кожемяков А.П., Белимов А.А. Эффективность препаратов корневых

диазотрофов при бактеризации ярового рапса // Агрохимия. - 1994. № 7-8. - С. 62-67.

3. Белимов А.А., Поставская С.М., Хамова О.Ф., Кожемяков А.П., Кунакова

A.M., Груздева Е.В. Приживаемость и эффективность корневых диазотрофов при инокуляции ячменя в зависимости от температуры и влажности почвы // Микробиология. - 1994. Т. 63. - С. 900-908.

4. Белимов А.А, Иванчиков А.Ю., Воробьев Н.И. Роль доминирующей

микрофлоры ризопланы ячменя во взаимодействии интродуцируемых диазотрофов с растением // Микробиология. - 1998. Т. 67. - С. 409-415.

5. Белимов А.А., Кунакова A.M., Груздева Е.В. Влияние рН почвы на

взаимодействие ассоциативных бактерий с ячменем // Микробиология. -1998. Т. 67. - С. 561-568.

6. Белимов А.А., Серебренникова Н.В., Степанок В.В. Взаимодействие

ассоциативных бактерий и эндомикоризного гриба с ячменем при совместной инокуляции//Микробиология. - 1999. Т. 68. - С. 122-126.

7. Белимов А.А., Иванчиков А.Ю., Юдкин Л.Ю., Хамова О.Ф., Поставская

С.М., Поползухина П.В., Шмакова А.А., Козлова Г.Я. Характеристика и интродукция новых штаммов ассоциативных ростстимулирующих бактерий, доминирующих в ризоплане проростков ячменя // Микробиология. - 1999. Т. 68. - С. 392-397.

8. Тихонович И.А., Круглов Ю.В., Кожемяков А.П., Пароменская Л.Н.,

Белимов А.А., Борисов АЛО. Микробиологические аспекты восстановления техногенно загрязненных почв и повышения качества сельскохозяйственной продукции //Достижения науки и техники АПК. 2002. № 10.-С. 8-11.

9. Белимов А.А., Кунакова A.M., Сафронова В.И., Степанок В.В., Юдкин Л.Ю.,

Алексеев Ю.В., Кожемяков А.П. Использование ассоциативных бактерий для инокуляции ячменя в условиях загрязнения почвы свинцом и кадмием // Микробиология. - 2004. Т. 73. - С. 118-125.

10.Hontzeas N., Richardson А.О., Belimov А.А., Safronova V.I., Abu-Omar M.M., Click B.R. Evidence for horizontal transfer of 1 -aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase genes // Applied and Environmental Microbiology. -2005. Vol. 71.-P. 7556-7558.

11 .Belimov A.A., Dodd I.C., Safronova V.I., Hontzeas N., Davies W.J. Pseudomonas brassicacearum strain Am3 containing 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase can show both pathogenic and growth-promoting properties in its interaction with tomato // Journal of Experimental Botany. - 2007. Vol. 58. -P. 1485-1495.

!2Belimov Л.Л., Dodd I.С., Hontzeas N., Theobald J.C., Safronova V.I., Davies W.J. Rliizosphere bacteria containing ACC deaminase increase yield of plants grown in drying soil via both local and systemic hormone signalling // New Phytologist. -2008. (doi: 10.111 l/j,1469-8137.2008.02657.x).

13.Бслимов А.А., Кожемяков А.П. Динамика нитрогеназной активности и продуктивность ячменя, инокулированного корневыми диазотрофами // Бюллетень ВНИИСХМ. - 1988. № 51. - С. 26-30.

Н.Иванов Н.С., Белимов А.А. Влияние фунгицидов на рост ассоциативных азотфиксаторов и эффективность инокуляции ими ячменя П Труды ВНИИСХМ. - 1989. Т. 59. - С. 92-96.

15.Воробьев Н.И., Белимов А.А., Кожемяков А.П. Применение дисперсионного анализа в изучении механизма взаимодействия растений и корневых диазотрофов (программа для ЭВМ "Диана-3") // Бюллетень ВНИИСХМ. -1989. №52.-С. 6-12.

16.Кожемяков А.П., Белимов А.А. Перспективы использования ассоциаций азотфиксирующих бактерий для инокуляции важнейших сельскохозяйственных культур // Труды ВНИИСХМ. - 1991. Т. 61. - С. 718.

17.Belimov A.A., Kunakova A.M., Gruzdeva E.V., Vasilyeva N.D., Vorobyev N.I., Kojemyakov A.P., Khamova O.F., Postavskaya S.M., Sokova S.M. Relationship between survival rates of associative nitrogen fixers on roots and yield response of plants to inoculation // FEMS Microbiology Ecology. - 1995. Vol. 17. - P. 187-196.

18.Belimov A.A., Kozhemyakov A.P., Chuvarliyeva G.V. Interaction between barley and mixed cultures of nitrogen fixing and phosphate solubilizing bacteria // Plant and Soil. - 1995. Vol. 173. - P. 29-37.

19Belimov A.A., Kunakova A.M., Alekseyeva E.G., Martsinkevitch O.N., Kojemyakov A.P. Survival of associative fitrogen fixers in rhizoplane as a criterion for estimation of their effect on the inoculated plants // "Azospirillum and related microorganisms". Eds: Fendric I. et al., NATO AS Series. - 1995. -P. 535-542.

20.Belimov A.A., Kunakova A.M., Vasilyeva N.D., Kovatcheva T.S., Dritchko V.F., Kuzovatov S.N., Trushkina I.R., Alekeyev Y.V. Accumulation of radionuclides by associative bacteria and the uptake of l34Cs by the inoculated barley plants // "Nitrogen Fixation with Non-Legumes". Eds: K.A. Malik et al., Kluw. Acad. Publ. - 1998,-P. 275-280.

21.Belimov A.A., Dietz K.-J. Effect of associative bacteria on element composition of barley seedlings grown in solution culture at toxic cadmium concentrations // Microbiological Research. -2000. Vol. 155.-P. 113-121.

22.Belimov A.A., Safronova V.I., Sergeyeva T.A., Egorova T.N., Matveyeva V.A, Tsyganov V.E., Borisov A.Y., Tikhonovich I.A., Kluge C., Preisfeld A., Dietz K.-J., Stepanok V.V. Characterisation of plant growth-promoting rhizobacteria isolated from polluted soils and containing l-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase // Canadian Journal of Microbiology. - 2001. Vol. 47. - P. 642-652.

23 Belimov A.A., Safronova V.I., Mimura T. Response of spring rape to inoculation

with plant growth-promoting rhizobacteria containing l-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase depends on nutrient status of the plant // Canadian Journal of Microbiology.-2002. Vol. 48.-P. 189-199.

24.Dodd I.C., Belimov A.A , Sobeih W.Y., Safronova V.I., Grierson D., Davies W.J. Will modifying plant ethylene status improve plant productivity in water-limited environments? // Proc. 4lh Int. Crop Sci. Congress. - 26 Sept.-l Oct., Brisbane, Australia, 2004. - 6 p., http://wvvw.cropscience.org.au.

25.Belimov A.A., Hontzeas N., Safronova V.I., Demchinskaya S.V., Piluzza G., Bullitta S., Glick B.R. Cadmium-tolerant plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian mustard (Brassica juncea L. Czern.) // Soil Biology and Biochemistry. -2005. Vol 37. - P. 241-250.

26.Safronova V.I., Stepanok V.V., Engqvist G.L., Alekseyev Y.V., Belimov A.A. Root-associated bacteria containing 1-aminocyclopropane-l-carbox.ylate deaminase improve growth and nutrient uptake by pea genotypes cultivated in cadmium supplemented soil // Biology and Fertility of Soils. - 2006. Vol. 42. -P. 267-272.

27.Dodd I.C., Davies W.J., Belimov A.A., Safronova V.I. Manipulation of soikplant signalling networks to limit water use and sustain plant productivity during deficit irrigation - a review // Acta Horticulturae. -2008. Vol. 792. - P. 233-239.

Научное издание. Ш20-печать ИННОВАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Лицензия ПЛД № 69-253. Подписано к печати 26 сентября 2008 г., тир. 120 экз.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Белимов, Андрей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ризосфера как зона взаимодействия растений и микроорганизмов

1.2. Механизмы положительного воздействия ассоциативных бактерий на растения

1.2.1. Азотфиксация

1.2.2. Продукция биологически активных веществ

1.2.3. Воздействия на минеральное питание

1.2.4. Биоконтроль фитопатогенов

1.3. Взаимодействие растений с бактериями, содержащими фермент 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) деаминазу

1.3.1. Механизмы регуляции роста растений посредством бактериального фермента АЦК деаминазы

1.3.2. Распространение АЦК деаминазы у микроорганизмов

1.3.3. Характеристика фермента и генов АЦК деаминазы

1.3.4. Роль АЦК деаминазы во взаимодействии клубеньковых бактерий с бобовыми растениями

1.4. Эффективность инокуляции небобовых растений смешанными культурами ассоциативных бактерий

1.5. Взаимодействие интродуцируемых бактерий с ризосферной микрофлорой

1.6. Активная колонизация корней как критерий селекции эффективных штаммов ассоциативных бактерий

1.7. Устойчивость почвенных бактерий к неблагоприятным факторам

1.7.1. Кислотность среды

1.7.2. Недостаток влаги

1.7.3. Токсичность тяжелых металлов

1.8. Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в стрессовых условиях

1.8.1. Экстремальная температура среды

1.8.2. Повышенная кислотность почвы.

1.8.3. Дефицит влаги

1.8.4. Загрязнение почвы тяжелыми металлами

Введение Диссертация по биологии, на тему "Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов"

Увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур, эффективное и ограниченное использование удобрений и средств защиты растений, а также повышение устойчивости и адаптации растений к неблагоприятным агро-климатическим условиям и антропогенным воздействиям являются актуальными для сельского хозяйства, а также для решения экологических проблем и охраны окружающей среды. Данные вопросы привлекают внимание многих ученых, работающих в различных областях науки: растениеводстве, почвоведении, агрономии, агрохимии, экологии, микробиологии и других. Особенно важными для решения этих задач являются микробиологические подходы и приемы, которые основаны на использовании потенциала растений и почвенных микроорганизмов, и биологических механизмов взаимодействия компонентов растительно-микробных систем. Известно, что почвенные микроорганизмы активно взаимодействуют с растениями и могут оказывать как положительные, так и отрицательные эффекты на их рост и питание. В настоящее время накоплен большой материал о механизмах положительных воздействий ассоциативных ризосферных бактерий на растения. К таким механизмам относятся фиксация атмосферного азота, продуцирование биологически активных веществ, активизация потребления корнями питательных элементов, биоконтроль фитопатогенов и индуцирование системной устойчивости растений.

Основываясь на знаниях о взаимодействии растительно-бактериальных ассоциаций и примерах улучшения роста и питания растений посредством инокуляции полезными формами микроорганизмов, нами была изучена роль некоторых биотических и абиотических факторов в растительно-бактериальных взаимодействиях и оценена возможность применения ассоциативных бактерий для повышения устойчивости растений к различным стрессовым факторам. Основными предпосылками проведенных исследований были следующие рассуждения. Во-первых, растения, находясь в неблагоприятных условиях среды или атакуемые патогенными микроорганизмами, нуждаются в дополнительных ресурсах питания и энергии, оптимизации гормонального статуса, снижения интенсивности воздействия стрессоров, и возможностях сдерживания развития вредных микроорганизмов. Во-вторых, перечисленные выше положительные эффекты ассоциативных бактерий затрагивают именно те процессы метаболизма растений и их взаимодействия с окружающей средой, которые нарушаются в результате воздействия стрессовых факторов. Поэтому логично предположить, что бактериальные эффекты потенциально ориентированы против негативных воздействий стрессоров и могут быть особенно важны для растений именно в неблагоприятных условиях. В-третьих, растительно-микробные ассоциации являются надорганизменными системами, обладающими новыми и уникальными качествами, и это может существенно влиять на адаптацию партнеров к стрессовым факторам и повышать уровень гомеостаза самой ассоциации.

Цели и задачи исследований

Для достижения вышеизложенной цели были использованы производственные штаммы ассоциативных ростстимулирующих бактерий АгояртИит Иро/егит 137, АгЖгоЬаМег тузогет 7, А^оЬаЫегтт гас1юЬас1ег 10 и ¥1смоЪас1ег'шт яр. Л30, на основе которых во ВНИИСХМ разработаны биопрепараты комплексного действия (Хотянович, 1991). Основным объектом являлись также выделенные в ходе исследований ризобактерии различных таксономических групп, многие из которых содержат фермент 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) деаминазу. В качестве растительных объектов использовали ряд важных сельскохозяйственных культур, таких как ячмень, горох, рапс, томаты и горчица, которые широко возделываются в России.

Конкретные задачи исследований состояли в следующем:

1. Изучить взаимодействие производственных штаммов ассоциативных бактерий в питательных средах и ризосфере, а также оценить их влияние на рост и питание растений при совместной интродукции на семена. Описать аддитивные эффекты и механизмы взаимодействия ассоциаций азотфиксирующих и фосфатмобилизующих штаммов с растениями.

2. Выделить и охарактеризовать группу бактерий, доминирующих в ризосфере проростков ячменя, по их влиянию на рост растений и коллекционных штаммов ростстимулирующих бактерий. Оценить значение фактора взаимодействия производственных штаммов ассоциативных бактерий с аборигенной бактериальной микрофлорой ризосферы ячменя.

3. На основе принципа популяционного доминирования бактерий в ризосфере проростков провести селекцию эффективных ростстимулирующих штаммов. Рассмотреть колонизирующую активность интродуцируемых штаммов как фактор, влияющий на эффективности инокуляции.

4. Выделить и изучить штаммы бактерий, активно колонизирующих ризосферу проростков гороха и горчицы сарептской и обладающих АЦК-деаминазной активностью, которая рассматривается как важный механизм положительного влияния бактерий на рост растений в стрессовых условиях.

5. Изучить влияние производственных штаммов и вновь выделенных АЦКутилизирующих штаммов бактерий на устойчивость ячменя, гороха и рапса к стрессу, вызванному тяжелыми металлами кадмием и свинцом. Оценить воздействие бактерий на аккумуляцию токсичных и питательных элементов.

6. Показать зависимость эффективности инокуляции бактериями, содержащими АЦК деаминазу, от обеспеченности растений основными питательными элементами (К, Р и К). Изучить влияние уровня минерального питания растений на гомеостаз растительно-бактериальных ассоциаций.

7. Оценить эффективность инокуляции ячменя производственными штаммами ассоциативных бактерий при стрессах, вызванных неблагоприятными почвенно-климатическими факторами, а именно экстремальными температурами, повышенной кислотностью почвы и засухой.

8. Изучить роль фермента АЦК деаминазы в реакции растений гороха и томатов на инокуляцию АЦК-утилизирующими бактериями в условиях дефицита почвенной влаги.

Научная новизна

В работе использованы оригинальные подходы для изучения взаимодействия штаммов ассоциативных бактерий друг с другом и с аборигенной ризосферной микрофлорой. С одной стороны это позволило экспериментально продемонстрировать важность популяционных отношений интродуцируемых бактерий для проявления их ростстимурирующих эффектов на растение, а с другой стороны дало новую информацию о причинах нестабильности эффектов интродуцентов или искажения ожидаемой реакции растения на инокуляцию ризобактериями. Впервые проведены детальные исследования поведения ассоциативных бактерий в ризосфере в стрессовых условиях, вызванных различными почвенно-климатическими факторами, что внесло вклад в понимание динамики интродуцируемых бактериальных популяций и роли партнеров в формировании растительно-бактериальных ассоциаций в зависимости от условий среды. Новизной обладают методические приемы селекции и результаты исследований ассоциативных бактерий, содержащих АЦК деаминазу. Изучение функционирования ассоциаций ризосферных бактерий с растениями в стрессовых условиях позволило получить уникальную информацию об устойчивости и механизмах интеграции компонентов таких растительно-микробных систем.

Ниже перечислены конкретные наблюдения, закономерности или методические приемы, которые были установлены или разработаны нами в ходе исследований и ко времени их опубликования в печати не были нами найдены в литературе:

1. Выявлена бинарная ассоциация производственных штаммов АЕояртПит

Иро/егит 137 и А^оЬас1епит гасИоЪаЫег 10, в которой азоспириллы активнее фиксируют азот и лучше приживаются на корнях растений. Впервые показано, что проявление симбиотических свойств партнеров ассоциации азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих бактерий в ризосфере может быть важным механизмом усиления положительного эффекта интродуцентов на рост растений.

2. Впервые, с использованием метода изотопной индикации, установлено, что фосфатмобилизующие бактерии способны улучшать фосфорное питание растений за счет активизации поглощения фосфорного удобрения.

Получены оригинальные результаты показавшие, что проявление аддитивного положительного эффекта совместной инокуляции растений бактериями А2. Иро/егит 137 и гасИоЬас1ег 10 связано с индивидуальными особенностями механизмов воздействия этих штаммов на азотное и фосфорное питание растения. Образование данной растительно-бактериальной системы приводит к повышению коэффициента использования растениями азотного и фосфорного удобрения.

3. Впервые изучена динамика численности производственных штаммов ростстимулирующих бактерий, которые широко используются в качестве биопрепаратов, в ризосфере различных сельскохозяйственных культур и почве. Показано, что интродуценты активно колонизируют корни в различных почвенно-климатических условиях, в том числе при выращивании растений на загрязненных металлами и кислых почвах, а также в условиях засухи. Обнаружены индивидуальные особенности штаммов, обусловленные генетическим контролем способности интродуцентов поддерживать численность популяции в ризосфере на определенном уровне.

4. Получены оригинальные данные о важности взаимодействия интродуцируемых штаммов с аборигенной бактериальной микрофлорой ризосферы растений. Впервые выделена и охарактеризована ассоциация ростстимулирующего интродуцента с фитопатогенным видом бактерий и описана способность биоконтрольных интродуцентов ингибировать активность полезных форм аборигенных бактерий. Эти микробные взаимодействия могут оказывать существенное влияние на эффективность функционирования растительно-бактериальных ассоциаций.

5. Предложен метод селекции эффективных штаммов ростстимулирующих бактерий, обладающих высокой степенью ассоциативности, которая проявляется в их способности активно колонизировать корни проростков растений в нестерильной почве. Используя этот метод, были изучены свойства и влияние на растения представителей сообществ культурабельных бактерий, доминирующих на корнях проростков ячменя, гороха и горчицы сатептской при выращивании растений на различных почвах, в том числе на загрязненных металлами почвах, на осадках сточных вод и горных отвалах. В результате исследований отселектированы штаммы с высоким потенциалом колонизации ризосферы, которые не уступают производственным штаммам по ростстимулирующей активности и эффективности инокуляции растений.

6. Впервые выделены и детально охарактеризованы устойчивые к тяжелым металлам ростстимулирующие бактерии, содержащие фермент АЦК деаминазу и колонизирующие ризосферу проростков растений, выращенных на загрязненных почвах. У большинства видов выделенных нами бактерий присутствие АЦК деаминазы ранее не было описано.

7. Впервые показано, что производственные штаммы ризобактерий и выделенные в ходе работы АЦК-утилизирующие бактерии повышают устойчивость инокулированных растений к токсичности кадмия и свинца. Важным механизмом ростстимулирующего эффекта бактерий на растения в присутствие тяжелых металлов является их способность поддерживать нормальное минеральное питание растений, и этим противодействовать негативному действию токсикантов.

8. Проведены оригинальные исследования о зависимости взаимодействия

АЦК-утилизирующих бактерий с растениями от уровня минерального питания растений. В частности показано, что ростстимулирующий эффект бактерий может нивелироваться при дефиците фосфора и избытке аммонийного азота в среде.

9. Экспериментально обоснована способность производственных штаммов ассоциативных бактерий повышать устойчивость инокулированных растений к негативному действию стрессов, вызванных неблагоприятными почвенно-климатическими факторами, такими как экстремальные температуры, повышенная кислотность почвы и засуха.

10.Впервые с помощью бактериального мутанта с пониженной активностью АПК деаминазы и химических ингибиторов фитогормона этилена показана важная роль этого фермента в повышении устойчивости инокулированных растений к дефициту почвенной влаги.

11.Впервые описано положительное действие ассоциативных бактерий, содержащих АЦК деаминазу, на образование симбиоза бобового растения с клубеньковыми бактериями. Совместная инокуляция гороха этими бактериями существенно повышала количество клубеньков на корнях, как в оптимальных, так и в стрессовых условиях, вызванных дефицитом влаги.

12.Впервые изучен эффект бактериальной АЦК деаминазы на транспорт сигнальных молекул АЦК и абсцизовой кислоты (АБК) из корня в побег. Снижение концентрации АЦК и повышение концентрации АБК в ксилемном соке при инокуляции в условиях засухи указывает на индукцию бактериями системной устойчивости у растений.

13.Впервые обнаружено стимулирующее воздействие АЦК-утилизирующих бактерий на развитие корневых волосков у инокулированных растений.

Практическая ценность

Проведенные исследования имеют важное практическое значение для развития экологически безопасного и ресурсосберегающего сельскохозяйственного производства и поиска путей решения ряда экологических проблем. Можно выделить следующие аспекты практической ценности полученных результатов:

1. Выделенные и охарактеризованные штаммы ростстимулирующих ассоциативных бактерий, которые являются активными колонизаторами корней и оказывают положительное действие на рост и минеральное питание растений, представляют собой ценный биологический ресурс для проведения прикладных исследований в области разработки биопрепаратов для земледелия. Селектированные штаммы АЦК-утилизирующих бактерий служат перспективными объектами для создания биопрепаратов нового типа, обладающих специализированным антистрессовым эффектом на растения и эффективных в неблагоприятных условиях роста, вызванных почвенно-климатическими и антропогенными факторами.

2. Полученные экспериментальные данные о воздействиях производственных штаммов на растения и колонизации ризосферы интродуцентами обосновывают возможности эффективного применения биопрепаратов ассоциативных бактерий в широком диапазоне варьирования почвенно-климатических факторов, а том числе в стрессовых условиях, вызванных экстремальными температурами, повышенной кислотностью почвы, дефицитом влаги и токсичностью тяжелых металлов.

3. Ряд наблюдений и выявленных закономерностей могут быть использованы в качестве практических рекомендаций для разработки и эффективному применению микробных биопрепаратов в сельском хозяйстве. Например, целесообразность использования комбинаций нескольких штаммов интродуцентов и селекции штаммов с высокой «буферностью» и эврибионтностью интродуцируемой популяции, зависимость эффективности инокуляции АЦК-утилизирующими ризобактериями от уровня минерального питания растений, а таюке необходимость учета микробных взаимодействий в ризосфере при формировании растительно-микробной ассоциации и интерпретации данных о реакции растений на инокуляцию.

4. Результаты проведенных исследований важны для создания устойчивых к стрессам и высокопродуктивных растительно-микробных ассоциаций и конструирования ризосферных микробных сообществ, которые могут быть использованы при разработке экологически безопасных ресурсо- и энергосберегающих технологий земледелия, а таюке для фиторемедиации загрязненных почв и восстановления нарушенных экосистем.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на Республиканской научной конференции «Симбиотрофные азотфиксаторы и их использование в сельском хозяйстве» (Чернигов, 1987), на VIII Всесоюзном Баховском Коллоквиуме (Кобулети, 1988), на Всесоюзном совещании «Проблема азота в интенсивном земледелии» (Краснообск, 1990), на V Международном симпозиуме по несимбиотической азотфиксации (Florence, 1990), на Всесоюзных конференциях "Проблема азота в интенсивном земледелии" (Новосибирск, 1990) и "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущино, 1992), на 9-м Баховском коллоквиуме (Москва, 1995), на Международных конференциях «Nitrogen fixation with Non-Legumes» (Giza, 1994), «The 1-st European Nitrogen Fixation Confference» (Szeget, 1994), "BIOTECHNOLOGY St.Petersburg' 94" (С.Петербург, 1994), «BNF Associated with Rice» (Dhaka, 1994), «The 6-th International Symposium AABNF» (Herare, 1994), «Workshop on Associative Interactions of NF Bacteria with Plants» (Саратов, 1995), The 10-th International Congress «Nitrogen Fixation: Fundamentals and Applications» (С.-Петербург, 1995), «BNF with Non-Legumes» (Faisalabad, 1996), «Роль России и Сибири в развитии экологии на пороге XXI века» (Омск, 1997), «The 3-rd European Nitrogen Fixation Conference» (Lunteren, 1998), «New Approaches and Techniques in Breeding Sustainable Fodder Crops and Amenity Grasses» (С.-Петербург, 2000), «Tagungsband of the German Botanical Society» (Jena, 2000), «Trace Elements in Medicine» (С.-Петербург, 2002), «The 11-th International MPMI Congress» (С.Петербург, 2003), «The 4-th International Crop Science Congress» (Brisbane, 2004), «Irrigation of Horticultural Crops» (Mildura, 2006), «Annual Main Meeting of the Society for Experimental Biology» (Glasgow, 2007), «Abiotic stress in legumes» (Tunis, 2007), и на Всероссийской конференции "Научные основы ведения агропромышленного производства в условиях крупных радиационных аварий"

Обнинск, 1996).

Проведенные исследования являлись частью плановой работы лаборатории экологии симбиотических и ассоциативных ризобактерий ВНИИСХМ, и полученные результаты регулярно включались в научные отчеты лаборатории. В ходе выполнения исследований автор неоднократно представлял результаты на семинарах в других научных учреждениях, таких как Санкт-Петербургский Аграрный Университет, Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (Саратов), а также в зарубежных университетах городов Вюрцбурга и Белефельда (Германия), Ватерлоо (Канада), Тегерана (Иран), Хитоцубаши, Мацуяма, Кобе и Киото (Япония), Сассари (Италия) и Ланкастера (Великобритания). Часть исследований выполнена в сотрудничестве с вышеперечисленными организациями, а также с Сибирским НИИСХ (г. Омск), Краснодарским ВНИИСХ, НИИОЗМСХ и ВНИИ овощеводства (г. Тирасполь), ВНИИМЗ (г. Тверь) и Агрофизическим НИИ (г. Санкт-Петербург).

По материалам диссертации опубликовано 57 печатных работ, из которых 10 статей в международных рецензируемых журналах, 9 статей в отечественных рецензируемых журналах, 12 статей в сборниках и трудах конференций, и 26 тезисов докладов на конференциях. Список публикаций приведен в приложении.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Белимов, Андрей Алексеевич

289 ВЫВОДЫ

1. Совместная инокуляция растений производственными штаммами Аг.

Иро/егит 137 и А^. гасИоЬаЫег 10 превосходит по эффективности инокуляцию отдельными штаммами. Данные штаммы образуют ассоциацию в периодической культуре и при интродукции в ризосферу. Механизмами аддитивных и синергических эффектов смеси данных штаммов являются активизация и сбалансированность минерального питания растений за счет интенсивного поглощения азотных и фосфорных удобрений, а также повышенная азотфиксирующая активность и лучшая приживаемость Аг. Иро/егит 137 на корнях.

2. При интродукции на семена производственные штаммы Аг. Иро/егит 137, А%. гасИоЬаМег 10, Аг. ту.югет 7 и ПаУоЬаЫепит Бр. Л30 способны активно колонизировать корни различных видов и сортов сельскохозяйственных растений, выращиваемых в различных почвах и климатических условиях. Установлены детерминированные штаммом сходства популяционной динамики и различия в численности популяций на корнях инокулированных растений, что позволяют оценить экологическую пластичность и адаптационный потенциал ризобактериальных интродуцентов по таким характеристикам как «буферность» и эврибионтность популяций. Однако активная колонизация ризосферы ростостимулирующим штаммом не является достаточным условием реализации его положительного действия на растение.

3. Интродуцируемые ассоциативные бактерии активно вступают в конкурентные и в меньшей степени симбиотические взаимодействия с аборигенной почвенной микрофлорой. Приживаемость в ризосфере и эффективность инокуляции во многом зависит от устойчивости интродуцента к воздействию аборигенных микроорганизмов. Образовывание ассоциаций интродуцента с микрофлорой, ингибирующей рост растений, а также антагонизм интродуцента к полезным формам аборигенных бактерий искажает ожидаемую реакцию растений на инокуляцию.

4. Скрининг штаммов ассоциативных ростостимулирующих бактерий по признаку доминирования популяции в культурабельном бактериальном сообществе ризосферы прорастающих в почве семян является перспективным приемом для обнаружения интродуцентов с высокой колонизирующей способностью. Предложенный метод позволил селектировать высокоэффективные штаммы Arthrobacter sp. ДР12, Sinorhizobium sp. ДР65 и Variovorax paradoxus 5C-2, которые обладают высокой колонизирующей активностью.

5. Во всех использованных нами почвах, отвалах горных пород и осадках сточных вод различного типа и географического положения присутствуют устойчивые к тяжелым металлам ростстимулирующие бактерии, содержащие фермент АЦК деаминазу и способные активно колонизировать корни прорастающих семян. Изолированные бактерии относятся к различным таксономическим группам, при этом впервые наличие АЦК деаминазы описано нами у видов Achromobacter xylosoxidans, Pseudomonas brassicacearum, Pseudomonas marginalis, Rhodococcus sp. и Variovorax paradoxus.

6. Инокуляция производственными штаммами и вновь выделенными ризобактериями, содержащими АЦК деаминазу, повышает устойчивость растений к токсичности тяжелых металлов, таких как кадмий и свинец. Степень антистрессового эффекта бактерий существенно варьирует в зависимости от штамма, генотипа растения и токсиканта. Важными механизмами ростостимулирующего эффекта бактерий в условиях токсичности тяжелых металлов являются: (1) стимуляция роста растений благодаря продуцированию бактериями ауксинов и снижению негативных этилен-зависимых реакций растения на стресс посредством АЦК деаминазной активности; (3) иммобилизации бактериями токсикантов в прикорневой зоне; (4) снижение ингибирующего действия металлов на потребление питательных элементов инокулированными растениями за счет стимуляции роста корней и активизации процессов ассимиляции или мобилизации элементов.

7. Инокуляция изучаемыми ассоциативными бактериями, как правило, не приводит к повышению содержания токсичных тяжелых металлов в растениях, а в некоторых случаях противодействует аккумуляции этих элементов в надземных органах. Для интенсификации процесса фитоэкстракции тяжелых металлов с помощью ассоциаций растений и ростстимулирующих бактерий необходимо разрабатывать дополнительные приемы и средства, направленные на мобилизацию металлов в ризосфере.

8. Уровень минерального питания растений оказывает существенное влияние на реакцию растений на инокуляцию бактериями содержащими АЦК деаминазу. Стимуляция роста растения происходит (1) в присутствии доступного фосфора, который обеспечивает высокий уровень гормона этилена в корнях, и (2) при отсутствии избытка доступного азота в виде аммония, который ингибирует активность фермента АЦК деаминазы, Дефицит фосфора для растений и избыток доступного азота для бактерий могут нарушать растительно-бактериальное взаимодействие, которое приводит к ограничению или нивелированию положительного действия АЦК-утилизирующих бактерий на растения.

9. Изучаемые штаммы АЦК-утилизирующих бактерий растворяют малодоступные фосфаты in vitro на питательных средах, однако не повышают потребление фосфора растениями из почвы. Поэтому роль мобилизации фосфатов данными бактериями в их ростостимулирующем эффекте на инокулированные растения несущественна.

11. Производственные штаммы ассоциативных бактерий, за исключением Az. lipoferum 137, способны развиваться в кислой среде при рН=4,5 и устойчивы к относительно высоким концентрациям ионов А1+3. Направленность бактериального эффекта на рост растений в почвах с повышенной кислотностью существенно варьирует от положительной до отрицательной в зависимости от генотипа растения и, возможно, от особенностей реакции сортов на кислотный стресс.

12. Ассоциативные бактерии повышают адаптацию растений к стрессу, вызванному дефицитом влаги в почве, стимулируя рост корней и увеличивая доступ к дополнительным ресурсам находящейся в почве влаги. В этих условиях АЦК-утилизирующие бактерии способны стимулировать рост корней за счет регуляции уровня этилена. Снижение концентрации сигнальной молекулы АЦК в ксилемном соке инокулированных растений указывает на присутствие не только локального эффекта АЦК деаминазы на корни, но и на индукцию системного антистрессового эффекта. Концентрация гормона абсцизовой кислоты при этом остается высокой, что ограничивает потери воды листьями за счет транспирации.

13. Различия в популяционных кривых выживаемости производственных штаммов в ризосфере и почве, а также корреляция между численностью интродуцента и его эффектом на растения в зависимости от условий роста растений служат доказательствами активной роли растения в формировании ассоциаций с полезными формами ризобактерий при неблагоприятных условиях среды.

14. Инокуляция гороха АЦК-утилизирующими бактериями стимулирует образование азотфиксирующих клубеньков на корнях. Данный эффект в большей степени проявился в стрессовых условиях ингибирования клубенькообразования дефицитом влаги. Поэтому положительное действие ассоциативных бактерий, содержащих АЦК деаминазу, на симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями является важным механизмом их антистрессового эффекта.

15. Вероятность получения положительного ростостимулирующего эффекта от инокуляции ассоциативными бактериями выше в таких условиях, в которых рост растений лимитирован некоторыми биотическими или абиотическими факторами. При этом необходимыми условиями реализации ростостимулирующего эффекта являются устойчивость бактерий к данному фактору и способность бактерий противодействовать негативному проявлению этих факторов. Такое воздействие бактерий может быть направлено на регуляцию роста и метаболических процессов в растении, а также на благоприятные для растений изменения в окружающей растение среде.

294

БЛАГОДАРНОСТИ

Я приношу глубокую благодарность моим коллегам, студентам и друзьям, которые являются соавторами публикаций изложенных в диссертации экспериментальных работ, и без участия которых было невозможно выполнить данные исследования: Алексееву Ю.В., Борисову А.Ю., Васюк Л.Ф., Воробьеву Н.И., Груздевой Е.В., Иванчикову А.Ю., Кожемякову А.П., Кунаковой A.M. Поставской С.М., Сафроновой В.И., Соковой С.А., Степанку В.В., Хамовой О.Ф., Цыганову В.Е., Чуварлиевой C.B., Юдкину Л.Ю., Dr. Christof Kluge, Dr. Ian Dodd, Dr. Nikos Hontzeas, Dr. Simonetta Bullitta, Prof. Gela Preisfeld, Prof. Karl-Josef Dietz, Prof. Bernard Glick, Prof. Bill Davies, и Prof. Tetsuro Mimura.

Большая часть работы по изучению бактерий, содержащих АЦК деаминазу, была выполнена в тесном сотрудничестве с В.И. Сафроновой. В частности она активно участвовала в выделении, характеристике и идентификации бактерий, получении мутантов по АЦК деаминазе и селекции эффективных штаммов, а также в использовании бактерий для инокуляции растений в стрессовых условиях. Поэтому В.И. Сафронова, в том числе и как соавтор совместных публикаций, обладает полными правами на использование этих результатов в выступлениях, отчетах, публикациях и для включения в диссертацию на соискание ученой степени доктора биологических наук.

Особые слова благодарности я приношу моим родным и близким, маме Белимовой Ираиде Александровне, брату Ивану Алексеевичу и жене Сафроновой Вере Игоревне, за заботу, поддержку и любовь.

Проведение исследований стало возможным благодаря финансовой поддержке целого ряда организаций, таких как Университет г. Вюрцбург (грант Sonderforschungsbereiche 251), Университет г. Билефельд (грант Sonderforschungsbereiche 549) Университет г. Сассари (грант от CNR-ISPAAM), Университет г. Ланкастер (грант BBSRC BB/D012821/1), РФФИ (гранты 02-04-4973-а, 03-04-48252-а, 06-04-49486-а), Германская служба академических обменов (DAAD, грант R325-A/99/09544), Японское общество продвижения науки (JSPS, грант RC2/98116), Программа INCO COPERNICUS (грант

PL971112), Ассоциация INTAS (грант 01-2170), НАТО (грант LST.CLG.978202), Российско-Итальянская Комиссия по сотрудничеству в науке и технологии (гранты Т4 AGR 2001-2 и 3N60 АМ7 2003-4), и Королевское Общество Великобритании (гранты Ех-АУ и JPG).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены новые оригинальные знания о роли микробных ассоциаций в растительно-микробных системах, взаимодействии бактерий в ризосфере, и механизмах ризобактериальных ростстимулирующих эффектов в процессах роста и питания сельскохозяйственных растений. Эти знания вносят вклад в более эффективное использование потенциала ассоциативных бактерий и обоснование подходов для понимания и биологических механизмов взаимодействия компонентов растительно-микробных систем, направленных на повышение устойчивости растений к стрессовым факторам. Основное внимание уделялось изучению взаимодействия растений с ассоциативными бактериями в зависимости от ризосферных биотических и почвенно-климатических факторов, а также роли ассоциативных бактерий в адаптации растений к стрессовым условиям и механизмам интеграции компонентов и устойчивости растительно-бактериальных систем в зависимости от внешних условий.

При изучении значения взаимодействия ассоциативных бактерий в ризосфере для эффективности инокуляции растений были использованы производственные штаммы ризобактерий и проведены исследования с бактериальными ризосферными сообществами. Исследования показали, что совместная интродукция производственных штаммов ризобактерий Az. lipoferum 137 и Ag. radiobacter 10, известных соответственно как азотфиксатор и мобилизатор фосфатов, превосходит отдельные штаммы по величине ростстимулирующего эффекта на растения. Штамм Ag. radiobacter 10 стимулирует нитрогеназную активность и рост штамма Az. lipoferum 137 при совместном культивировании и в ризосфере ячменя. При этом вероятными механизмами положительного взаимодействия бактерий являлись потребление агробактериями избытка кислорода и стабилизация рН среды. Оба штамма активно колонизировали ризосферу и поддерживали относительно высокую численность популяции (105^106 кл./г корней) в течение всего периода вегетации растений. Инокуляция ячменя смесью Az. lipoferum \Ъ1 и Ag. гасИоЬаМег 10 оказывала максимальный эффект на массу зерна, а в некоторых случаях урожай был существенно выше по сравнению с вариантами инокуляций отдельными штаммами. У инокулированных растений повышались эффективность использования азотного удобрения. Помимо способности А%. гасИоЬа^ег 10 растворять труднодоступные фосфаты, важную роль во взаимодействии этого штамма с растением играла стимуляция потребления фосфора из удобрений. Однако Аг. Иро/егит 137 не влиял на фосфорное питание растений, и не являлся мобилизатором фосфатов. Полученные данные указывали на различия в механизмах воздействия данных штаммов на растения, что приводило к аддитивному или синергическому эффекту на их питание и рост при совместной инокуляции. Наблюдаемые положительные взаимодействия между Аг. Иро/егит 137 и Ag. гасИоЬаМег 10 свидетельствовали об образовании бактериальной ассоциации, в которой азоспириллы не только активнее фиксировали азот, но и лучше приживались в ризосфере. Находясь в таких ассоциациях, бактерии существенно повышали свой потенциал положительного воздействия на растение. В результате положительных микробных взаимодействий в ризосфере и интеграции эффектов образовывалась растительно-бактериальная система, которая обладала достаточной устойчивостью и стабильностью функционирования. Результаты модельных и вегетационных экспериментов были подтверждены в серии полевых опытов, и это обосновывает целесообразность совместного использования биопрепаратов азоризина и агрофила.

Оригинальные исследования проведены по изучению роли взаимодействия интродуцируемых бактерий с аборигенной микрофлорой ризосферы в реакции растений на инокуляцию. Были выделены и охарактеризованы представители аборигенных бактерий (ДР-бактерий) доминирующих в ризосфере проростков ячменя, выращенного на 8 различных почвах. Изучение влияния метаболитов этих бактерий на рост коллекционных штаммов ассоциативных бактерий показало, что большинство ДР-бактерий ингибировали рост коллекционных штаммов, и только немногие ДР-бактерии стимулировали рост некоторых коллекционных культур. При этом штаммы рода Azospirillum были наиболее чувствительны, представители семейства энтеробактерий были сравнительно устойчивы, а наиболее устойчивыми являлись штаммы родов Agrobacterium, Arthrobacter и Flavobacterium. Эти результаты согласовывались с данными о зависимости выживаемости в почве производственных штаммов от активности аборигенных микроорганизмов.

Среди ДР-бактерий был отобран ростингибирующий штамм Cytophaga jonsonae Д1, метаболиты которого in vitro улучшали рост Az. lipoferum 137. Динамика нитрогеназной активности у азоспирилл в присутствие С. jonsonae Д1 указывала на то, что бактерии образовывали устойчивую ассоциацию с высокой азотфиксирующей активностью. В вегетационном опыте С. jonsonae Д1 повысил также способность Az. lipoferum 137 колонизировать корни ячменя при совместной инокуляции. Тем не менее, совместная инокуляция данными штаммами оказалась неэффективной из-за того, что С. jonsonae Д1 отрицательно повлиял на рост растений. С другой стороны, метаболиты производственного штамма Flavobacterium sp. J130, способного продуцировать антибиотик, полностью подавляли рост всех штаммов ДР-бактерий. В вегетационном опыте некоторые штаммы ДР-бактерий повысили урожай зерна ячменя, однако, при совместной инокуляции ДР-бактериями и Flavobacterium sp. JI30, положительного эффекта не обнаружено. Результаты исследований показали, что интродуцируемые популяции ассоциативных бактерий вступают в сложные взаимодействия с бактериальной микрофлорой, колонизирующей ризосферу. Выживаемость и эффективность интродуцента зависят от его устойчивости к антагонистическому воздействию аборигенов. Образование ассоциации с фитопатогенами или ингибирование активности полезных аборигенных микроорганизмов приводит к ослаблению ростстимулирующего эффекта интродуцента и аборигенных бактерий, и этим искажает ожидаемую реакцию растений на инокуляцию.

Нами предложено использовать принцип популяционного доминирования в ризосфере прорастающих в нестерильной почве семян для селекции эффективных штаммов бактерий с высоким колонизирующим потенциалом. Для реализации этого подхода были отобраны два ростстимулирующих штамма ДР-бактерий АнИгоЬаЫег Бр. ДР12. и БтогЫгоЫит Бр. ДР65. Установлено, что изучаемые ДР-бактерии успешно реализуют свою высокую колонизирующую способность при интродукции на семена и поддерживают численность популяции в процессе вегетации на очень высоком уровне. Сравнительные испытания эффективности ДР-бактерий в вегетационных и полевых условиях показали, что АмИгоЬаЫег эр. ДР12 превосходит по эффективности производственные штаммы и может быть рекомендован для создания ростстимулирующего биопрепарата. Таким образом, селекция эффективных штаммов ассоциативных ростстимулирующих бактерий по признаку доминирования популяции в культурабельном бактериальном сообществе ризосферы прорастающих семян может быть весьма перспективна. Такой подход учитывает высокую конкурентоспособность микроорганизмов в процессе колонизации корней проростков в реальных условиях с учетом влияния комплекса биотических и абиотических факторов конкретной среды и генотипа растения. Впоследствии это дает возможность успешно интродуцировать полезную для растений популяцию примерно в ту же экологическую нишу, из которой она была первоначально изолирована. Это обосновывает высокую вероятность образования эффективной растительно-бактериальной ассоциации.

Обобщение результатов проведенных эксперименты по изучению динамики численности популяций производственных штаммов в ризосфере показало способность штаммов активно колонизировать ризосферу различных сельскохозяйственных культур в широком диапазоне почвенно-климатических условий. Однако активная колонизация корней является необходимым, но недостаточным условием для эффективного взаимодействия интродуцента с растением. Интродуценты, как правило, реализуют свой потенциал колонизации ризосферы, однако эффект бактерий на растение проявляется не всегда. Установлено, что независимо от вида растения и условий среды численность штаммов Аг. туяогет 7 и Ag. гасИоЬа^ег 10 была выше по сравнению со штаммами Аг. Нро/егит 137 и Е1ауоЬас(егшт Бр. Л30. Это указывает на ведущую роль генотипа бактерий в колонизации ризосферы и подтверждает важность селекции активных колонизаторов, сохраняющих это свойство в разнообразных условиях. Поэтому перспективным представляется поиск интродуцентов, обладающих высокой «буферностью» и популяционной эврибионтностью - качествами, способствующими активной колонизации ризосферы. Показана также относительная независимость численности интродуцента в ризосфере и реакции растений на инокуляцию, свидетельствуя о том, что способность растения использовать полезный потенциал интродуцируемых бактерий во многом зависит от генотипа растения.

Большое внимание было уделено выделению и характеристика устойчивых к кадмию ассоциативных бактерий содержащих фермент АЦК деаминазу и изучению роли этих ризобактерий в устойчивости растений к абиотическим стрессам. Было известно, что снижение уровня гормона этилена в корнях растений, опосредованное утилизацией бактериями аминокислоты АЦК с помощью фермента АЦК деаминазы, является одним из механизмов положительного растительно-микробного взаимодействия (Glick et al., 1994; Glick, 1995). Учитывая важную роль этилена в реакции растений на стрессовые факторы, представлялось перспективным выделить и изучить АЦК-утилизирующие бактерии, ассоциированные с корнями подверженных стрессу растений в результате токсичности тяжелых металлов. Из ризосферы проростков горчицы сарептской и гороха выращенных на загрязненных почвах и осадках сточных вод были селектированы 33 АЦК-утилизирующих штамма. Для этого были использованы оригинальные методические подходы и питательные среды. Все штаммы были идентифицированы и их свойства детально охарактеризованы. Штаммы относились к Pseudomonas brassicacearum, Ps. marginalis, Ps. oryzihabitans, Ps. putida и Pseudomonas sp., а также Ächromobacter xylosoxidans, Acidovorax facilis, Bacillus pumilus, Rhodococcus sp. и Variovorax paradoxus. У большинства этих таксонов наличие АЦК деаминазы ранее не было описано. Ростстимулирующая активность штаммов проявлялась в удлинении корней проростков горчицы сарептской и рапса, как в отсутствие, так и в присутствие кадмия в питательном растворе. О важной роли АЦК деаминазы в способности бактерий стимулировать удлинение корней свидетельствовали результаты обработки растений химическими регуляторами гормона этилена.

Результаты вегетационных опытов с рапсом и горчицей сарептской показали, что штаммы P. brassicacearum Am3, P. putida Bm3, P. marginalis Dpi и V. paradoxus 5С-2 стимулировали развитие корней и побегов у растений, выращенных на загрязненной кадмием почве. Показано, что способность бактерий активизировать поступление кадмия в растения может проявляться при условии его высокой подвижности в ризосфере. Полученные результаты указывают на два важных момента в отношении проблемы повышения эффективности технологий фитоэкстракции металлов с использованием горчицы сарептской. Во-первых, необходимо активизировать поглощение корнями и/или повышать мобильность тяжелых металлов в ризосфере инокулированных растений. Во-вторых, при повышенном поступлении токсикантов в растения становится особенно актуальным поиск приемов стимуляции роста растений, в том числе основанных на взаимодействии растений с полезными микроорганизмами. В вегетационном опыте с горохом устойчивый к кадмию штамм Rhodococcus sp. Fp2 не стимулировал рост обработанных кадмием растений, поскольку кадмий полностью ингибировал АЦК-деаминазную активность этого штамма. Эти наблюдения подтверждали гипотезу о важной роли АЦК деаминазы в повышении устойчивости инокулированных растений к токсичности тяжелых металлов. Добавление Cd в почву приводило к снижению содержания питательных элементов в растениях. Действие инокуляции в основном проявлялось в повышении содержания N, Са и S, в тенденции к снижению содержания Р, Fe и Cd, и существенному повышению накопления многих питательных элементов в побегах. Наблюдаемое повышение накопления Р, К, и Fe в побегах было вероятно опосредовано лучшим развитием корневой системы, а повышение аккумуляции N, S, и Са, могло быть результатом мобилизации этих элементов в ризосфере и стимуляции процессов их ассимиляции и транспорта в побег. Анализ полученных результатов свидетельствовал о том, что: (1) АЦК деаминаза играет важную роль в стимуляции роста растений в присутствие токсичного кадмия; (2) улучшение минерального питания гороха бактериями и эффект бактерий на биосинтез этилена в растении посредством А ЦК деаминазы являются частично независимыми процессами; (2) снижение содержания Cd в побегах гороха не являлось причиной улучшения роста инокулированных растений, и не было связано с утилизацией АЦК бактериями.

Интенсивность биосинтеза гормона этилена у растений зависит от концентрации и доступности питательных элементов. Поэтому мы предположили, что уровень минерального питания может быть важным фактором во взаимодействии АЦК-утилизирующих бактерий с растениями. В результате экспериментов с рапсом нами были выявлены следующие закономерности: (1) длина корней проростков уменьшалась с увеличением концентрации фосфора в растворе; (2) ростстимулирующий эффект ингибитора этилена (Ag+) и бактерий проявился только в присутствии фосфора; при добавлении сульфата аммония стимулирующее действие бактерий исчезало, а эффект Ag+ сохранялся. Исключение калия из состава раствора не влияло на рост корней во всех вариантах опыта. Бактерии не влияли на концентрацию Pj в питательном растворе с фосфатами. Не обнаружено корреляции между фосфат-растворяющей активностью штаммов in vitro и их воздействием на корни или потреблением фосфора растениями. Образование этилена в отсутствии фосфора снижалось и сопровождалось удлинением корней. Известно, что снижение биосинтеза АЦК и этилена является адаптацией, направленной на поиск доступного источника фосфора за счет более развитой корневой системы (Rengel and Kordan, 1988). Инокуляция снижала количество выделяемого растениями этилена только в присутствии фосфора, при этом добавление сернокислого аммония в качестве дополнительного источника азота снижало бактериальный эффект. Вероятно, что при дефиците фосфора количество доступного для бактерий АЦК в прикорневой зоне уменьшалось, взаимодействие растительно-бактериальной ассоциации нарушалось, и это приводило к ослаблению положительного действия бактерий. Высокая концентрация аммония, более доступного источника азота, может ингибировать активность АЦК деаминазы (Jacobson et al., 1994). Поэтому сульфат аммония нивелировал только эффект бактерий, но не химического ингибитора этилена Ag+. Эти результаты являются оригинальным подтверждением участия А ЦК деаминазы во взаимодействии бактерий с растениями. В вегетационных опытах положительный эффект бактерий на массу побегов рапса повышался примерно в два раза при внесении в почву фосфорных удобрений. Таким образом, нами установлено, что уровень фосфорного и азотного питания растений оказывает существенное влияние на реакцию растений на инокуляцию бактериями содержащими АЦК деаминазу. Стимуляция роста растения происходит при относительно высоком уровне гормона этилена, и при отсутствии факторов ингибирующих активность АЦК деаминазы.

Большое внимание в диссертации уделено исследованию роли бактериальной АЦК деаминазы в реакции растений на дефицит почвенной влаги. Инокуляция штаммом V. paradoxus 5С-2 и обработка ингибитором биосинтеза этилена АВГ стимулировали рост корней и побегов гороха сорта Sparkle в большей степени при недостаточном увлажнении почвы по сравнению с вариантами оптимального увлажнения. Ростстимулирующий эффект сопровождался повышением транспирации воды, пропорциональным массе побегов. Однако влияние мутанта V. paradoxus 5С-2М4, который имел активность АЦК деаминазы в 7 раз ниже дикого типа, на рост растений и транспирацию воды было несущественным. При выращивании гороха в условиях дефицита влаги до стадии полной спелости растения инокулированные V. paradoxus 5С-2 превосходили контрольные по количеству семян, массе семян и накоплению в них азота. Содержание азота в семенах не изменялось, поэтому повышение накопления азота было обусловлено увеличением биомассы. При оптимальном режиме полива положительное действие V. paradoxus 5С-2 на рост растений проявилось только в виде тенденции. Инокуляция стимулировала образование клубеньков таким образом, что полностью снимала ингибирующий эффект засухи на клубенькообразование. Инокулированные растения образовывали дополнительные побеги и зацветали на 1-2 дня раньше, чем контрольные. Образование дополнительных побегов приводило к затенению участков почвы вокруг растений, и это могло снижать потери влаги, испаряющейся с поверхности почвы. V. paradoxus 5С-2 активно колонизировал корни гороха во всех экспериментах при оптимальном и недостаточном увлажнении, а его численность в конце опытов была около 1 млн кл./г корней. В условиях дефицита влаги количество биомассы семян в расчете на 1 литр поливной воды было на 12% больше (Р=0,02) при инокуляции, свидетельствуя о повышении эффективности использования воды растениями.

Дефицит влаги приводил к повышению содержания АЦК и АБК в ксилемном соке растений. При недостаточном увлажнении наблюдалось снижение концентрации АЦК у обработанных АВГ и инокулированных растений. Это наблюдение имеет большое значение для понимания механизма воздействия АЦК-утилизирующих бактерий, поскольку указывает на то, что АЦК деаминаза вызывает не только локальные эффекты на корни, но может индуцировать системную устойчивость. Содержание АБК, основной сигнальной молекулы в реакции растения на засуху, также повышалось при дефиците влаги, свидетельствуя о развитии стрессовой реакции. Инокуляция диким типом V. paradoxus 5С-2 и его мутантом 5С-2М4 не повлияла на концентрацию АБК по отношению к соответствующим контролям. Однако наиболее заметное повышение АБК при дефиците влаги происходило у растений, инокулированных диким типом V. paradoxus 5С-2, вероятно в результате более быстрой ассимиляции ограниченного ресурса поливной воды. Это указывает на то, что передаваемый посредством АБК сигнал, может ограничивать ростстимулирующее и антистрессовое воздействие АЦК-утилизирующих бактерий. С другой стороны высокая концентрация АБК могла ограничивать потери воды листьями за счет транспирации.

В вегетационном опыте с карликовым сортом томатов Micro Тот растения выращивали в узких, но объемных пластиковых колоннах, что позволяло вырастить их до фазы зрелых плодов при полном прекращении полива в начале вегетации. При поддержании полива инокуляция V. paradoxus 5С-2 не оказала существенного эффекта на массу плодов. В условиях засухи масса плодов снизилась в 6 раз, но урожай инокулированных растений был на

30% выше относительно контроля, что свидетельствовало о повышении эффективности использования воды растениями. Численность интродуцента в ризосфере составляла около 5 млн. кл./г корней, при этом прекращение полива не изменяло его колонизирующую способность. Используя агарозную гнотобиотическую систему, было установлено, что V. paradoxus 5С-2, Р brassicacearum АтЗ и его мутант АтЗТ8-1, имевший активность А ЦК" деаминазы в 37 раз ниже дикого типа, стимулируют удлинение корневых волосков у томатов. Микроскопирование показало, что маркированные GFP бактерии интенсивно колонизируют корневые волоски. Стимуляция развития корневых волосков может вносить вклад в улучшение водного питания инокулированных растений, однако этот эффект не зависит от активности АЦК деаминазы бактерий.

В последней экспериментальной главе представлен материал о взаимодействие производственных штаммов ассоциативных бактерий с растениями в зависимости от агроклиматических факторов. Во-первых представлялось важным изучить, как температура влияет на эффективность инокуляции растений данными бактериями. Для этого были проведены вегетационные опыты, в которых инокулированные растения ячменя выращивали в климатических камерах, имитируя оптимальное (+18°С), холодное (+14°С) и жаркое (+23°С) лето. В среднем для всех испытанных штаммов реакция растений на инокуляцию была выше при экстремальных температурах. Поддержание пониженной и повышенной температур приводило к существенному снижению массы зерна растений, свидетельствуя о том, что растения были подвержены сильному стрессу. Температура культивирования растений не влияла на численность интродуцированных бактерий в ризосфере в фазы всходов и кущения. В дальнейшем численность Ag. radiobacter 10 и Flavobacterium sp. JI30 была выше при имитации жаркого лета, но снижалась при имитации холодного лета. Активная колонизация корней во всех режимах указывает на способность бактерий легко адаптироваться к различным температурам и поддерживать численность популяции относительно стабильной. Вероятно, что повышение реакции растений на инокуляцию при неблагоприятных температурах связано не с популяционными эффектами температуры на бактерии, а с изменением их активности и метаболизма, которые могут быть зависимы от самого растения.

Одним из распространенных неблагоприятных для роста растений факторов среды является повышенная кислотность почвы. Поэтому нами были проведены исследования взаимодействия производственных штаммов с растениями в зависимости от кислотности среды и токсичности алюминия. Было показано, что при культивировании на питательной среде штаммы проявили относительно высокую устойчивость к ионам Н+ и А1+3. В условиях гидропоники при создании стрессовых условий (рН=4,5 и добавлении 5 мг/л А1+3) инокуляция стимулировала рост корней проростков различных сортов ячменя примерно на 15-К25%. В вегетационных опытах использовали кислые дерновоподзолистые почвы, кислотность которых изменяли добавлением мела. В опыте №1 с сортом Целинный-5 положительное действие на продуктивность растений ячменя проявилось только при инокуляции Az. lipoferum 137 и Flavobacterium sp. JI30 в условиях слабокислой реакции почвы (рН=5,0), но не в нейтрализованной почве (рН=6,1). Содержание свободного пролина в корнях инокулированных растений было в 4 раза ниже по сравнению с контрольными, свидетельствуя о способности бактерий понижать интенсивность стресса, вызываемого неблагоприятными условиями. Сравнение популяционных кривых бактерий полученных для ризосферы и почвы без растений позволило установить, что в слабокислой почве присутствие растения улучшало выживаемость Az. lipoferum 137 и Flavobacterium sp. J130. Важно отметить, что именно эти штаммы стимулировали рост растений, свидетельствуя об образовании эффективных ассоциаций в данных условиях. Однако в опыте №2, когда рост растений был сильно ингибирован при рН почвы 4,5, инокуляция Az. lipoferum 137 или Ar. mysorens 7 снижала соответственно массу соломы или урожай зерна. Отрицательный эффект возможно связан с утилизацией бактериями органических кислот, выделяемых корнями для хелатирования алюминия (Foy and Lee, 1987), и повышением его подвижности в ризосфере.

Также как в опытах с горохом и АЦК-утилизирующими бактериями, что инокуляция ячменя производственными штаммами была более эффективной в условиях дефицита влаги в почве по сравнению с вариантами оптимального увлажнения почвы. Вероятно, что целый ряд известных механизмов действия бактерий на растения мог быть вовлечен в наблюдаемый эффект. Стимуляция роста корней бактериями могла быть исключительно важна при засухе, поскольку лучшее развитие корневой системы обеспечивает растение дополнительной влагой. Биологическая азотфиксация и улучшение минерального питания инокулированных растений могло снижать возникающий дефицит и ограниченный транспорт питательных элементов. Продуцирование бактериями ауксинов, антагонистов стрессового фитогормона АБК, могло ослаблять процессы, останавливающие рост растения в условиях дефицита влаги. Режим увлажнения почвы существенно повлиял на выживаемость бактерий в ризосфере растений: численность всех штаммов в середине и в конце вегетации поддерживалась на более высоком уровне при недостатке почвенной влаги. Сравнение популяционных кривых выживаемости бактерий в почве без растений и в ризосфере показало, что при дефиците влаги более благоприятные условия для интродуцентов создаются на корнях растений по сравнению с почвой. Это также указывает на активную роль растения в образовании ассоциаций с интродуцентамии и может служить аргументом в пользу того, что в условиях стресса растение ведет поиск дополнительных ресурсов, которые могут стать доступны ему благодаря активизации функций полезной ризосферной микрофлоры. Возможно также, что при дефиците влаги в ризосфере ослабевали конкурентные и антагонистические взаимодействия между интродуцируемыми штаммами и аборигенной микрофлорой, а внесение большого количества клеток интродуцента при инокуляции позволяло ему успешно конкурировать с аборигенными микробами, колонизирующая способность которых была снижена недостатком влаги.

В виду нарастающего антропогенного воздействия на агроландшафты и загрязнения сельскохозяйственных угодий представлялось важным оценить возможности применения биопрепаратов ассоциативных бактерий на загрязненных тяжелыми металлами почвах с целью получения качественной продукции растениеводства. Лабораторные исследования показали, что при культивировании на питательных средах производственные штаммы были устойчивы к относительно высоким концентрациям РЬ, Сс1, Си, N1 и Ъп, за исключением штамма Е1ауоЬас1епит Бр. ЛЗО, который оказался высокочувствительным к Сё. Важным результатом стало обнаружение стимуляции продукции индолов у обработанных кадмием бактерий. Устойчивые штаммы были способны активно сорбировать Сё при культивировании на питательной среде, при этом максимальный коэффициент распределения Сё (соотношение концентраций Сё в клетках и среде) получено у Аг. Иро/егит 137 и равнялось 5000 ± 500. В гидропонной культуре в присутствии кадмия все штаммы увеличили массу корней ячменя, а Аг. тузогепя 1 повысил также массу побегов. В отсутствии кадмия бактериальный эффект выражался в повышении содержания питательных элементов (Р, К, Са, Бе и Мп) в корнях и/или побегах. Кадмий ингибировал поступление питательных элементов в растения. Эффект бактерий на элементный состав растений был сходным в присутствии и отсутствии Сё. Бактерии повышали накопление К, Б, Бе, Мп и в корнях, а также накопление Р, К, Б, Ъп и № в побегах, при этом воздействие разных штаммов на аккумуляцию элементов было сходным. В вегетационном опыте инокуляция ячменя стимулировала рост растений в присутствии токсичных концентраций кадмия в почве. В побегах инокулированных растений содержание Сё снижалось, но содержание питательных элементов (Р, К, 8 и Са) в некоторых случаях повышалось. Все штаммы активно колонизировали корни ячменя на почве загрязненной свинцом или кадмием, за исключением Сё-чувствительного штамма Е1ауоЬа&егтт ер. ЛЗО. В некоторых случаях численность устойчивых штаммов в ризосфере повышалась в присутствии тяжелых металлов, что вероятно было связано с конкурентными преимуществами устойчивых к металлам интродуцентов по отношению к аборигенной микрофлоре. Результаты трех полевых опытов показали, что применение биопрепаратов азоризина, мизорина, агрофила и флавобактерина проявлялось в повышении урожая зерна и активизации потребления растениями питательных элементов, таких как Р, К, Б и Са.

Известно, что эти элементы играют важную роль в процессах детоксикации тяжелых металлов растениями, однако токсичные металлы ингибируют ассимиляцию растениями питательных элементов. Результаты наших экспериментов свидетельствуют о способности инокулированнных растений более эффективно противодействовать отрицательному эффекту тяжелых металлов на усвоение питательных элементов, и это может быть важным механизмом положительного действия бактерий на устойчивость растений. Содержание РЬ и Cd в зерне обработанных биопрепаратами растений не повышалось, а в отдельных случаях снижалось. Вероятными механизмами такого эффекта бактерий может быть иммобилизация металлов в ризосфере и активизация защитных реакций растений бактериальными биологически активными веществами. Результаты проведенных исследований показали, что биопрепараты на основе ассоциативных бактерий могут быть успешно применены для бактеризации ячменя в условиях загрязнения почвы свинцом и кадмием.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Белимов, Андрей Алексеевич, Санкт-Петербург

1. Анисимова Л.А., Сиунова Т.В., Воронин A.M. Устойчивочть к металламграм-отрицательных бактерий выделенных из почвы и сточных вод индустриальных регионов // Микробиология. 1993. Т. 62. - 843-848.

2. Антонюк Л.П. Растительные лектины как факторы коммуникации всимбиозах // Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями. М.: Наука, 2005. - С. 118-159.

3. Антонюк Л.П., Евсеева Н.В. Лектин пшеницы как фактор растительномикробной коммуникации и белок стрессового ответа // Микробиология. -2006. Т. 75. №4.-С. 1-6.

4. Артишевская Г.Ф., Ворочаева В.Т., Ревинская Л.С. Антибиотическаяактивность микроорганизмов почвы и ризосферы корней ячменя и люпина. В кн.: Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. -Л.: ВНИИСХМ, 1978. С. 172-178.

5. Архипова Т.Н., Веселов С.Ю., Кудоярова Г.Р. Влияниецитокининпродуцирующих микроорганизмов на рост растений салата при различном уровне их водообеспеченности // Агрохимия. 2003. № 5. -С. 36-41.

6. Бабкин В.В., Завалин A.A. Физиолого-биохимические аспекты действиятяжелых металлов на растения // Химия Сельск. Хоз. 1995. №5. - 17-21.

7. Белимов A.A. Эффективность инокуляции ячменя смешаннымикультурами диазотрофов: Дис. . канд. биол. наук. Л. 1990. 190 с.

8. Белимов A.A., Иванчиков А.Ю., Воробьев Н.И. Роль доминирующеймикрофлоры ризопланы ячменя во взаимодействии интродуцируемых диазотрофов с растением // Микробиология. 1998. Т. 67. - С. 409-415.

9. Белимов A.A., Кожемяков А.П. Смешанные культуры азотфиксирующихбактерий и перспективы их использования в земледелии // Сельскохоз. биол. 1992. № 5. - С. 77-87.

10. Белимов A.A., Кожемяков А.П. Динамика нитрогеназной активности ипродуктивность ячменя, инокулированного корневыми диазотрофами //

11. Бюллетень ВНИИСХМ. 1988. № 51. - С. 26-30.

12. Белимов A.A., Кунакова A.M., Груздева Е.В. Влияние pH почвы навзаимодействие ассоциативных бактерий с ячменем // Микробиология. -1998. Т. 67. С. 561-568.

13. Белимов A.A., Кунакова A.M., Сафронова В.И., Степанок В.В., Юдкин

14. Л.Ю., Алексеев Ю.В., Кожемяков А.П. Использование ассоциативных бактерий для инокуляции ячменя в условиях загрязнения почвы свинцом и кадмием // Микробиология. 2004. Т. 73 - С. 118-125.

15. Белимов A.A., Серебренникова Н.В., Степанок В.В. Взаимодействиеассоциативных бактерий и эндомикоризного гриба с ячменем при совместной инокуляции // Микробиология. 1999. Т. 68. - С. 122-126.

16. Берестецкий O.A., Васюк Л.Ф., Элисашвили Т.А., Плющ А.Е.

17. Азотфиксирующая активность и эффективность спирилл, обитающих на корнях растений // Микробиология. 1985. Т. 54. - С. 1002-1007.

18. Берестецкий O.A., Шерстобоев Н.К., Шерстобоева Е.В., Патыка В.Ф.

19. Модифицированный метод накопительных культур для выделения симбиотрофных азотфиксирующих микроорганизмов // Микробиол. Ж. -1986. Т. 48.-С. 85-88.

20. Васюк Л.Ф. Азотфиксирующие микроорганизмы на корнях растений и ихпрактическое использование // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. М.: Наука, 1989. С. 88-98.

21. Васюк Л.Ф., Боровков A.B., Хальчицкий А.Е., Ионкова C.B., Чмелева З.В.

22. Бактерии рода Azospirillum и их влияние на продуктивность небобовых растений // Микробиология. 1989. Т. 58. - С. 642-648.

23. Возняковская Ю.М. Роль Clostridium pasteurianum как фактора,повышающего эффективность бактеризации семян азотобактером // Микробиология. 1948. Т. 5. - С. 389-394.

24. Возняковская Ю.М. Микрофлора растений и урожай. Л.: Колос, 1969.240 с.

25. Возняковская Ю.М. Использование метода идентификации бактерий висследованиях ризосферной микрофлоры и ее роль в жизни растений //

26. Труды ВНИИСХМ. 1980. Т. 49. - С. 48-63.

27. Волкогон В.В., Хальчицкий А.Е., Миняйло В.Г., и др. Азотфиксирующиемикроорганизмы корневой зоны райграса и костреца // Микробиол. Ж. -1991. Т. 53.-С. 3-10.

28. Губайдуллнна Т.С., Самосова С.М. Влияние бактерий-стимуляторов ибактерий-ингибиторов орста растений на ростовые процессы и фосфорный обмен листьев озимой пшеницы // Микроорганизмы и высшие растения. Казань: Тип. УДИКТ ТАССР, 1978. - С. 55-65.

29. Гузев B.C., Левин С.В., Звягинцев Д.Г. Реакция микробной системы почвна градиент концентрации тяжелых металлов // Микробиология. 1985. № 5.- С. 414-420.

30. Гуральчук Ж.З. Механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам //

31. Физиол. Биохим. Культ. Раст. 1994. № 2. С. 107-117.

32. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Из-во1. МСЭ, 1990.-408 с.

33. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. - 351с.

34. Егоренкова И.В., Коннова С.А., Скворцов И.М., Игнатов В.В.

35. Исследование начальных этапов взаимодействия бактерий Azospirillum brasilense с корнями проростков пшеницы: адсорбция, деформация корневых волосков // Микробиология. 2000. Т. 69. - С. 120-126.

36. Емцев В.Т. Ассоциативный симбиоз почвенных диазотрофных бактерий иовощных культур // Почвоведение. 1994. №4. - С. 74-84.

37. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л.:

38. Агропромиздат, 1987. 429 с.

39. Завалин A.A. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Изд-во ВНИИА,2005.-302 с.

40. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987. - 256 с.

41. Звягинцев Д.Г. (Ред.) Методы почвенной микробиологии и биохимии:

42. Учебное пособие. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

43. Звягинцев Д.Г., Добровольская Т.Г., Лысак Л.В. Растения как центрыбактериальных сообществ // Ж. Общ. Биол. 1993. Т. 54. - С. 183-199.

44. Иванов В.П. Растительные выделения и их значение в жизни фитоценозов.-М.: Наука, 1973.-294 с.

45. Игнатов В.В. (Ред.) Молекулярные основы взаимоотношенийассоциативных микроорганизмов с растениями. М.: Наука, 2005. - 262 с.

46. Иосипенко O.A., Стадник Г.И., Игнатов В.В. Лектины корней проростковпшеницы в процессе взаимодействия растения с ассоциативными микроорганизмами рода Azospirillum II Прикл. Биохим. Микробиол. -1996. Т. 32.-С. 458-461.

47. Калининская Т.А., Лаврова В.А. Состав азотфиксирующих бактерий вцелинных лесных и окультуренных дерново-подзолистых почв // Микробиология. 1988. Т. 57 - С. 868-873.

48. Каменева С.В., Муронец Е.М. Генетический контроль процессоввзаимодействия бактерий с растениями в ассоциациях // Генетика. 1999. Т. 35.-С. 1480-1494.

49. Карпунина Л.В. Роль агглютинирующих белков ризобий иазотфиксирующих бацилл при взаимодействии с растениями // Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями. М.: Наука, 2005. - С. 98-117.

50. Климашевский Э.Л. Оценка кислотоустойчивости растений // Диагностикаустойчивости растений к стрессовым воздействиям. Л.: Изд-во ВИР, 1988.-С. 97-100.

51. Ковров Б.Г., Тирранен Л.С., Титова Г.Т. Метаболитическиевзаимодействия в микробных ценозах, образующиеся при культивировании пшеницы в фитотроне // Микробиология. 1981. Т. 50. -С. 700-704.

52. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ, 1989.175 с.

53. Кожемяков А.П., Белимов A.A. Эффективность препаратов корневыхдиазотрофов при бактеризации ярового рапса // Агрохимия. 1994. № 7-8. - С. 62-67.

54. Кожемяков А.П., Доросинский JI.M. Эффективность использованияпрепаратов азотфиксирующих микроорганизмов в сельском хозяйстве // Труды ВНИИСХМ. 1989. Т. 59. - С. 5-13.

55. Кожемяков А.П., Проворов H.A., Завалин A.A., Шотт П.Р. Оценкавзаимодействия сортов ячменя и пшеницы с ризосферными ростстимулирующими бактериями на различном азотном фоне // Агрохимия. 2004. №3. - С. 33-40.

56. Кожемяков А.П., Тихонович И.А. Использование инокулянтов бобовых ибиопрепаратов комплексного действия в сельском хозяйстве // Докл. Россельхозакадемии. 1998. №6. - С. 7-10.

57. Кожемяков А.П., Чеботарь В.К. Биопрепараты для земледелия //

58. Биопрепараты в сельском хозяйстве. М.: Тип. Россельхозакадемии., 2005.-С. 18-54.

59. Костычев С.П. Физиология растений. 2 часть. // М.-Л.: Сельхозгиз., 1933.345 с.

60. Кочетков В.В., Лубейковский А.Н., Воронин A.M. Ризосферныепсевдомонады для защиты растений от фитопатогенов // Новые направления в биотехнологии. Пущино, 1990. - С. 36-37.

61. Кравченко Л.В. Энергетические затраты на ассоциативную азотфиксациюи их обеспечение в ризосфере небобовых растений // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. М.: Наука. 1989. - С. 99-109.

62. Кравченко Л.В. Роль корневых экзометаболитов в интеграциимикроорганизмов с растениями // Автореф. дис. . д-ра биол. наук. М.: МГУ. 2000. - 45 с.

63. Кравченко Л.В., Макарова Н.М. Азотфиксирующая активность смешанныхкультур диазотрофов // Пути повышения эффективности факторов интенсификации сельскозозяйственного производства. Тез. докл. респ. конф. Вильнюс, 1986. - С. 185-186.

64. Кравченко Л.В., Макарова Н.М., Азарова Т.С., Проворов H.A., Тихонович

65. И.А. Выделение и фенотипическая характеристика ростстимулирующих бактерий (PGPR), сочетающих высокую активность колонизации корнейи ингибирования фитопатогенных грибов // Микробиология. 2002. Т. 71.-С. 521-525.

66. Кравченко JI.B., Стригуль Н.С., Швытов И.А. Математическоемоделирование динамики взаимодействующих популяций ризосферных микроорганизмов // Микробиология. 2004. Т.73. - С. 189-195.

67. Красильников Н.Ф. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.: Издво АН СССР, 1958.-493 с.

68. Кулаева О.Н. Определение цитокининовой активности веществ с помощьюбиотестов // Методы определения фитогормонов, ингибиторов роста, дефолиантов и гербицидов. М.: Наука, 1973. - С. 69-73.

69. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.

70. Майорова Т.Н., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г. Подходы к оптимизацииинтродукции азоспирилл // Микробиология. 1996. Т. 65. - С. 277-281.

71. Муромцев Г.С., Маршунова Г.Н., Павлова В.Ф., Зольникова Н.В. Рольпочвенных микроорганизмов в фосфорном питании растений // Успехи Микробиологии. 1985. № 20. - С. 174-198.

72. Образова М.Х., Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Структура микробногокомплекса в прикорневой зоне ячменя // Микробиология. 1999. Т. 68. -С. 127-133.

73. Омелянский В.Л. Фиксация атмосферного азота в условиях смешаннойкультуры // Избранные труды, Т. I. М.: Наука, 1953. - С. 294-322.

74. Павлова В.Ф., Горская О.И. Влияние Agrobacterium radiobacter нафосфорное питание растений // Бюллетень ВНИИСХМ. 1987. № 47. - С. 26-28.

75. Патыка В.Ф. Роль азотфиксирующих микроорганизмов в повышениипродуктивности сельскохозяйственных растений // Автореф. . дис. докт. биол. наук. Киев., 1992. - 47 с.

76. Пищик В.Н., Черняева И.И., Воробьев Н.И., Лазарев A.M. О свойствахштаммов Erwinia carotovora различных по вирулентности // Микробиология. 1996. Т. 65. - С. 262-268.

77. Полянская Л.М., Образова М.Х., Свешникова A.A., Звягинцев Д.Г.

78. Влияние азота на колонизацию микроорганизмами корневой зоны ячменя // Микробиология. 1994а. Т.63. - С. 308-313.

79. Полянская Л.М., Образова М.Х., Мирчинк Т.Г., Звягинцев Д.Г. Динамикачисленности и структура микробного комплекса в прикорневой зоне гороха // Микробиология. 19946. Т. 63. - С. 314-325.

80. Редькина Т.В. Механизмы положительного влияния бактерий рода

81. Azospirillum на высшие растения // Биологический азот в сельском зозяйстве СССР. Ред. E.H. Мишустин. М.: Наука. 1989. - С. 132-141.

82. Рункова Л.В., Талиева М.Н. О роли и взаимосвязи индольных и фенольныхсоединений в физиологии больного и здорового растения // Фитогормоны и рост растений. М.: Наука, 1978. - С. 95-117.

83. Садыков Б.Ф. Биологическая азотфиксация в агроценозах. Уфа: БНЦ

84. Уральское отд. АН СССР, 1989. 109 с.

85. Самцевич С.А. Взаимоотношения микроорганизмов почвы и высшихрастений // Микроорганизмы почвы и растение. Ред. С.А. Самцевич и др. Минск: Наука и Техника, 1972. - С. 3-65.

86. Сизова О.И., Любин Е.В., Кочетков В.В., Валидов Ш.З., Воронин A.M.

87. Влияние природных и генетически модифицированных ризосферных бактерий Pseudomonas eureofaciens на аккумуляцию мышьяка растениями // Прикладн. Биохим. Микробиол. 2004. Т. 40. - С. 78-82.

88. Сиунова Т.В., Анохина Т.О., Машукова A.B., Кочетков В.В., Воронин A.M.

89. Ризосферный штамм Pseudomonas chlororaphis способен деградировать нафталин в присутствии кобальта и никеля // Микробиология. 2007. № 2.-С. 182-188.

90. Смирнов A.M. Рост и метаболизм изолированных корней в стерильнойкультуре. М.: Наука, 1970. - 455 с.

91. Соколов A.B. Методы сельскохозяйственной химии для анализа почв. М.:1. Наука, 1975.- 180 с.

92. Соколов A.B., Сердобольский И.П. Использование изотопов фосфора всельскохозяйственной химии. М.: Из-во АН СССР, 1954. - 61 с.

93. Соловова Г.К., Кривопалов Ю.В., Беликов В.А., Чумаков М.И.

94. Прикрепление Agrobacterium radiobacter 5D-1 к корням пшеницы // Микробиология. 1995. Т. 64. - С. 623-630.

95. Уитгекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: «Прогресс», 1980. - 327 с.

96. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 132с.

97. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формированияустойчивости растений к тяжелым металлам // Успехи Соврем. Биол. -1995. №3.-С. 261-275.

98. Хамова О.Ф., Белимов A.A., Поставская С.М., Шмаков A.A., Поползухин

99. Л.В. Применение препаратов азотфиксирующих микроорганизмов под зерновые культуры. Мат. Междунар. конф. Омск, 1997. - С. 177-178.

100. Хотянович A.B. Методы культивирования азотфиксирующих бактерий,способы получения и применения препаратов на их основе. Л.: Тип. ВИР, 1991.-60 с.

101. Цавкелова Е.А., Климова С.Ю., Чердынцева Т.А., Нетрусов А.И.

102. Микробные продуценты стимуляторов роста растений и их практическое использование: обзор // Прикл. Биохим. Микробиол. 2006. № 2. - С. 133-143.

103. Чеботарь В.К., Завалин A.A., Кипрушкина Е.И. Эффективностьприменения биопрепарата экстрасол. М.:Изд-во ВНИИА. 2007. - 216 С.

104. Чумаков М. И. Оценка эффективности ассоциативного взаимодействия

105. Agrobacterium radiobacter 5Д-1 с пшеницей // Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями. М.: Наука, 2005.-С. 160-179.

106. Шабаев В.П., Олюнина Л.Н., Смолин В.Ю. Функциональная активностькорней кукурузы при инокуляции стимулирующими рост растений ризосферными бактериями рода Pseudomonas // Известия АН (сер. биол.).- 1999. № l.-C. 39-46.

107. Шенин Ю.Д., Кругликова Л.Ф., Васюк Л.Ф., Кожемяков А.П., Чеботарь

108. В.К., Попова Т.А. Новый метаболит с фунгистатической и бактериостатической активностью, продуцируемый штаммом ЛЗО Flavobecterium sp. II Антибиот. Химиотер. 1996. № 5. - С. 6-12.

109. Шкляр М.З. Влияние аэробов на жизнедеятельность Clostridiumpasteurianum в смешанной культуре // Докл. ВАСХНИЛ, 1956, № 8. С. 32-36.

110. Abeles F.B., Morgan P.W., Saltveit М.Е. Ethylene in plant biology. Academic1. Press. N.Y., 1992.-302 p.

111. Abou-Shanab R.A., Ghozlan H., Ghanem K., Moawad H. Behaviour of bacterialpopulations isolated from rhizosphere of Diplachne fusca dominant in industrial sites // World J. Microbiol. Biotech. 2005. Vol. 21. - P. 1095-1101.

112. Abou-Shanab R.I., Delorme T.A., Angle J.S., Chaney R.L., Ghanem K.,

113. Moawad H., Ghozlan H.A. Phenotypic characterization of microbes in the rhizosphere of Alyssum murale II Int. J. Phytoremed. 2003. Vol. 5. - P. 367379.

114. Abou-Shanab R.I., Angle J.S., Delorme T.A., Chaney R.L., Van Berkum P.,

115. Moawad H., Ghanem K., Ghozlan H.A., 20036. Rhizobacterial effects on nickel extraction from soil and uptake by Alyssum murale II New Phytol. -2003. Vol. 158.-P. 219-224.

116. Abou-Shanab R.I., Ghanem K., Ghanem N., Al-Kolaibe A. The role of bacteriaon heavy-metal extraction and uptake by plants growing on multi-metal-contaminated soils. World J. Microbiol. Biotechnol. 2008. Vol. 24. - P. 253262.

117. Aiken R.M., Smucker A.J.M. Root system regulation of whole plant growth //

118. Annu. Rev. Phytopathol. 1996. Vol. 34. - P. 325-346.

119. Alagawadi A.R., Gaur A.C. Inoculation of Azospirillum brasilense andphosphate-solubilizing bacteria on yield of sorghum {Sorghum bicolor (L.) Moench) in dry land // Trop. Agric. 1992. Vol. 69. - P. 347-350.

120. Alvarez M.I., Sueldo R.J., Barassi C.A. Effect of Azospirillum on coleoptilegrowth in wheat seedlings under water stress // Cereal Res. Commun. 1996. Vol. 24.-P. 101-107.

121. Appanna V.D., Kepes M., Rochon P. Aluminum tolerance in Pseudomonasfluorescens ATCC 13525: Involvement of a gelatinous lipidrich residue // FEMS Microbiol. Lett. 1994. Vol. 119. - P. 295-301.

122. Araujo F.F., Henning A.A., Hungria M. Phytohormones and antibioticsproduced by Bacillus subtilis and their effects on seed pathogenic fungi and on soybean root development // World J Microbiol. Biotech. 2005. Vol. 21. - P. 1639-1645.

123. Arkhipova T.N., Veselov S.U., Melentiev A.I., Martynenko E.V., Kudoyarova

124. G.R. Ability of bacterium Bacillus subtilis to prodece cytokinins and to influence the growth and endogenous hormone content of lettuce plants 11 Plant Soil. 2004. Vol. 272. - P. 201-209.

125. Arshad M., Hussain A., Javed M., Frankenberger W.T. Effect of soil applied Lmethionine on growth, nodulation and chemical composition of Albizia lebbeck L. // Plant Soil. 1993. Vol. 148. - P. 129-135.

126. Awad F., Romheld V. Mobilization of heavy metals from contaminated calcareous soils by plant born, microbial and synthetic chelators and their uptake by wheat plants // J. Plant Nutr. 2000. Vol. 23. - P. 1847-1855.

127. Babich H., Stotsky G. Sensitivity of various bacteria, including actinomycetedand fungi to cadmium and the influence of pH on sensitivity // Appl. Environ. Microbiol. 1977. Vol. 55. - P. 681-695.

128. Bacilio-Jimenez M., Aguilar-Flores S., del Valle M.V., Perez A., Zepeda A., Zenteno E. Endophytic bacteria in rice seeds inhibit early colonization of roots by Azospirillum brasilense II Soil Biol. Biochem. 2001. Vol. 33. - P. 167172.

129. Babalola O.O., Osir E.O., Sanni A.I., Odhiambo G.D., Bulimo W.D.

130. Amplification of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate (ACC) deaminase from plant growth promoting rhizobacteria in Striga-infected soil // Afr. J. Biotechnol. 2003 Vol. 2. - P. 157-160.

131. Bais H.P., Weir T.L., Perry L.G., Gilroy S., Vivanco J.M. The role of rootexudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms I I Annu. Rev. Plant Biol. 2006. Vol. 57. - P. 233-266.

132. Baldani J.I., Caruso L., Baldani V.L.D., Goi S.R., Dobereiner J. Recent advancesin BNF with non-legume plants // Soil. Biol. Biochem. 1997. Vol. 29. - P. 911-922.

133. Baldani J.I., Weaver R.W. Survival of clover rhizobia and their plasmid-curedderivatives in soil under heat and drought stress // Soil Biol. Biochem. 1992. 24.-P. 737-742.

134. Bar-Ness E., Chen Y., Hadar Y., Marschner H., Romheld V. Siderophores of

135. Pseudomonas putida as an iron source for dicot and monocot plants // Plant Soil.-1991. Vol. 130-P. 231-241.

136. Barton L.L., Abadia J. (Eds.) Iron Nutrition in Plants and Rhizospheric

137. Microorganisms. Springer. Berlin, Heidelberg, N.Y. 2006. XVIII. - 477 P.

138. Bashan Y. Enhancement of wheat root colonization and plant development by

139. Azospiriluum brasilense Cd following temporary depression of rhizosphere microflora//Appl. Environ. Microbiol. 1986. Vol. 51. - P. 1067-1071

140. Bashan Y. Short exposure to Azospirillum brasilense Cd inoculation enchantedproton efflux of intact wheat roots // Can. J. Microbiol. 1990. Vol. 36. -P. 419-425.

141. Bashan, Y., Levanony, H. Current status of Azospirillum inoculation technology:

142. Azospirillum as a challenge for agriculture // Can. J. Microbiol. 1990. Vol. 36.-P. 591-608.

143. Bashan Y., Harrison S.K., Whitmoyer R.E. Enhanced growth, of wheat andsoybean plants inoculated with Azospirillum brasilense is not necessarily due to general enhancement of mineral uptake // Appl. Environ. Microbiol. 1990. Vol. 56. - P. 769-775.

144. Bashan Y., Holguin G., de-Bashan L.E. Azospirillum-plant relationships:physiological, molecular, agricultural, and environmental advances (19972003) // Can. J. Microbiol. 2004. Vol. 50 - P. 521-577.

145. Basu U., Basu A., Taylor G.J. Differential exudation of polypeptides by roots ofaluminum-resistant and aluminum-sensitive cultivars of Triticum aestivum L.in response to aluminum stress // Plant Physiol. 1994. Vol. 106. - P. 151-158.

146. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline forwater-stress studies // Plant Soil. 1973. Vol. 39. - P. 205-207.

147. Bates T.R., Lynch J.P. Stimulation of root hair elongation in Arabidopsisthaliana by low phosphorus availability // Plant Cell Environ. 1996. Vol. 19. -P. 529-538.

148. Becker D., Stanke R., Fendrik I., Frommer W.B., Vanderleyden J., Kaiser W.M.,

149. Hedrich R. Expression of the NH4+-transporter gene LEAMT1:2 is induced in tomato roots upon association with N2-fixing bacteria // Planta. 2002. Vol. 215.-P. 424-429.

150. Belimov A.A., Dietz K.-J. Effect of associative bacteria on element compositionof barley seedlings grown in solution culture at toxic cadmium concentrations // Microbiol. Res. 2000. Vol. 155 (II). - P. 113-121.

151. Belimov A.A., Dodd I.C., Safronova V.l., Hontzeas N., Davies W.J.

152. Pseudomonas brassicacearum strain Am3 containing 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase can show both pathogenic and growth-promoting properties in its interaction with tomato // J. Exp. Bot. 2007. Vol. 58. - P. 1485-1495.

153. Belimov A.A., Kozhemyakov A.P., Chuvarliyeva G.V. Interaction betweenbarley and mixed cultures of nitrogen fixing and phosphate solubilizing bacteria // Plant Soil. 1995a, Vol. 173. - P. 29-37.

154. Belimov A.A., Kunakova A.M., Gruzdeva E.V., Vasilyeva N.D., Vorobyev N.I.,

155. Kojemyakov A.P., Khamova O.F., Postavskaya S.M., Sokova S.M. Relationship between survival rates of associative nitrogen fixers on roots and yield response of plants to inoculation // FEMS Microbiol. Ecol. 1995b. Vol. 17. - P.187-196.

156. Belimov A.A., Kunakova A.M., Alekseyeva E.G., Martsinkevitch O.N.,

157. Kojemyakov A.P. Survival of associative fitrogen fixers in rhizoplane as a criterion for estimation of their effect on the inoculated plants // Azospirillum and related microorganisms. NATO AS Series. 1995c, P. 535-542.

158. Belimov A.A., Hontzeas N., Safronova V.l., Demchinskaya S.V., Piluzza G.,

159. Bullitta S., Glick B.R. Cadmium-tolerant plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian mustard {Brassica juncea L. Czern.) // Soil Biol. Biochem. 2005. Vol. 37. - P. 241-250.

160. Belimov A.A., Safronova V.l., Demchinskayaa S.V., Dzyuba O.O. Intraspecificvariability of cadmium tolerance in hydroponically grown Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern.) seedlings // Acta Physiol. Plant. 2007. Vol. 29. -P. 473-478.

161. Benizri E., Baudoin E., Guckert A. Root colonization by inoculated plantgrowth-promoting rhizobacteria // Biocontrol Sei. Technol. 2001. Vol. 11. -P. 557-574.

162. Bergman H. Effect of Acetobacter methanolicus on wheat seedlings under waterlimited conditions. Interaction between microorganisms and plants in soil. Proc. Int. Symp. Liblice, 1987. - P. 475.

163. Bertrand H., Plassard C., Pinochet X., Touraine B., Normand P., Cleyet-Marel

164. J.C. Stimulation of ionic transport system in Brassica napus by a plant growthpromoting rhizobacterium {Achromobacter sp.) // Can. J. Microbiol. 2000. Vol. 46.-P. 229-236.

165. Bibikova T., Gilroy S. Root hair development // J Plant Growth Regul. 2002. Vol. 21.-P. 383-415.

166. Bilal R., Rasul G., Arshad M., Malik K.A. Attachment, colonization andproliferation of Azospirillum brasilense and Enterobacter spp. on root surface of grasses // World J. Microbiol. Biotechnol. 1993. Vol. 9. - P. 63-69.

167. Birkemeyer C., Kolasa A-., Kopka J. Comprehensive chemical derivatization for gas chromatography-mass spectrometry-based multi-targeted profiling of the major phytohormones // J. Chromatography. 2003. Vol. 993. - P. 89-102.

168. Biswas J.C., Ladha J.K., Dazzo, F.B. Rhizobia inoculation improves nutrientuptake and growth of lowland rice // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. Vol. 64. - P. 1644-1650.

169. Bloemberg G.V., Lugtenberg B.J.J. Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria // Curr. Opin. Plant Biol. 2001. Vol. 4. - P. 343-350.

170. Boch J., Kempf B., Schmid R., Bremer E. Synthesis of the osmoprotectant glycine betaine in Bacillus subtilis: characterization of the gbsAB genes // J. Bacteriol. 1996. Vol. 178. - P. 5121-5129.

171. Boddey R.M., Baldani V.L.D., Baldani J.I., Dobereiner J. Effect of inoculationof Azospirillum spp. on the nitrogen accumulation of field grown wheat // Plant and Soil. 1986. Vol. 95. - P. 109-121.

172. Bollag M.-J., Duszota M. Effect of the physiological state of microbial cells oncadmium sorption. Arch. Environ. Cont. Toxic. 1984. Vol. 13. - P. 265-270.

173. Bolton H., Fredrickson J.K., Elliott L.F. Microbial ecology of the rhizosphere //

174. Soil Microbial Ecology. Ed.: F.B. Meeting. -N.Y., Basel, Hong Kong: Marcel Dekker Inc., 1993. P. 27-63.

175. Borel C. Simonneau T. Is the ABA concentration in the sap collected bypressurizing leaves relevant for analyzing drought effects on stomata? // J. Exp. Bot. 2002. Vol. 53. - P. 287-296.

176. Boruah H.P.D., Rabha B.K., Saikia N., Kumar B.S.D. Fluorescent Pseudomonasinfluences palisade mesophyll development and spatial root development in Phaseolus vulgaris II Plant Soil. 2003. Vol. 256. - P. 291-301.

177. Bradford M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgramquantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analyt. Biochem. 1976. Vol. 72. - P. 248-258.

178. Budzikiewicz H. Siderophores of fluorescent Pseudomonads // Z. Naturforsch.1997. Vol. 52. P. 713-720.

179. Buell C.R., Joardar V., Lindeberg M., Selengut J., Paulsen I.T. et al. Thecomplete genome sequence of the Arabidopsis and tomato pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. -2003. Vol. 100.-P. 10181-10186.

180. Bulat S.A., Lubeck M., Mironenko N., Jensen D.F., Lubeck P.S. UP-PCRanalysis and ITS1 ribotyping of strains of Trichoderma and Gliocladium II Mycol. Res. 1998. Vol. 102. - P. 933-943.

181. Bull C.T., Weller D.M., Thomashow L.S. Relationships between rootcolonization and suppression of Gaeumannomyces graminis var. triciti by Pseudomonas fluorescens strain 2-79 // Phytopathology 1991. Vol. 81. - P. 954-959.

182. Burd G.I., Dixon D.G., Glick B.R. A plant growth promoting bacterium that decreases nickel toxicity in plant seedlings // Appl. Environ. Microbiol.1998. Vol. 64. P. 3663-3668.

183. Burd G.I., Dixon D.G., Glick B.R. Plant growth promoting bacteria that decreaseheavy metal toxicity in plants // Can. J. Microbiol. 2000. Vol. 46.-P.247-245.

184. Cacciari I.G., Lippi D., Pietrozanti I., Pietrozanti W. Phytohormone-likesubstances produced by single and mixed diazotrophics cultures of Azospirillum and Arthrobacter II Plant Soil. 1989. Vol. 115. - P. 151-153.

185. Campbell B.G., Thomson J.A. 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminasegenes from Pseudomonas strains. FEMS Microbiol. Lett. 1996. Vol. 138. -P. 207-210.

186. Cattelan A.J., Hartel P.G., Fuhrmann J.J. Screening for plant growth-promotingrhizobacteria to promote early soybean growth // Soil Sci. Soc. Am. J. 1999. Vol. 63.-P. 1670-1680.

187. Cavalcante V., Dobereiner J. A new acid-tolerant nitrogen fixing bacteriumassociated with sugar cane // Plant Soil. 1988. Vol. 108. - P. 23-31.

188. Chang J.S., Law R., Ckang C.C. Biosorption of lead, copper and cadmium bybiomass of Pseudomonas aeruginosa PU21 // Water Res. 1997. Vol. 31. - P. 1651-1658.

189. Charyulu P.B.B.N., Rao V.R. Influence of various soil factors on nitrogenfixation by Azospirillum spp. // Soil Biol. Biochem. 1980. Vol. 12. - P. 343346.

190. Chaves M.M., Oliveira M.M. Mechanisms underlying plant resistance to waterdeficits: prospects for water-saving agriculture // J. Exp. Bot. 2004. Vol. 55. -P. 2365-2384.

191. Chen Y.X., Wang Y.P., Lin Q., Luo Y.M. Effect of copper-tolerant rhizospherebacteria on mobility of copper in soil and copper accumulation by Elsholtzia splendens // Environ. Int. 2005. Vol. 31. - P. 861-866.

192. Cheng Z., Park E., Glick B.R. 1-Aminocyclopropane-l-carboxylate deaminasefrom Pseudomonas putida UW4 facilitates the growth of canola in the presence of salt// Can. J. Microbiol. 2007. Vol. 53. - P. 912-918.

193. Cohen G.N., Barbe V., Flament D., Galperin M., Heilig R., Lecompte O., Poch

194. O., Prieur D., Querellou J., Ripp R., Thierry J.C., Van der Oost J., Weissenbach J., Zivanovic Y., Forterre P. An integrated analysis of the genome of the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi // Mol. Microbiol. 2003. Vol. 47. - P. 1495-1512.

195. Correa O.S., Romero A.M., Montecchia M.S., Soria M.A. Tomato genotype and

196. Azospirillum inoculation modulate the changes in bacterial communities associated with roots and leaves // J. Appl. Microbiol. 2007. Vol. 102. - P. 781-786.

197. Creus C., Sueldo R., Barassi C., Shoot growth and water status in Azospirilluminoculated wheat seedlings grown under osmotic and salt stresses // Plant Physiol. Biochem. 1997. Vol. 35. - P. 939-944.

198. Crossett R.N., Campbell D.J. The effects of ethylene in the root environmentupon the development of barley // Plant Soil. 1975. Vol. 42. - P. 453-464.

199. Csonka I.N., Hanson A.D. Procaryitic osmoregulation: genetics and physiology

200. Annu. Rev. Plant Physiol. 1991. Vol. 45. - P. 569-606.

201. Curl E.A., Truelove B. The rhizosphere. Berlin: Springer-Verlag, 1986. - 2881. P

202. Czarny J.C., Grichko V.P., Glick B.R. Genetic modulation of ethylenebiosynthesis and signaling in plants // Biotechnol. Adv. 2006. Vol. 24. - P. 410-419.

203. Dakora F.D., Phillips D.A. Root exudates as mediators of mineral acquisition inlow-nutrient environments // Plant Soil. 2002. Vol. 245. - P. 35-47.

204. Davies W.J. Zhang J. Root signals and the regulation of growth and development of plants in drying soil // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1991. Vol. 42. - P. 55-76.

205. De Leij F.A.A.M., Whipps J.M., Lynch J.M. The use of colony development forthe characterization of bacterila communities in soil and on roots // Microb. Ecol. 1994. Vol. 27. - P. 81 -97.

206. De Souza M.P., Chu D., Zhao M., Zayed A.M., Ruzin S.E., Schichnes D., Terry

207. N. Rhizosphere bacteria enhance selenium accumulation and volatilisation by Indian mustard // Plant Physiol. 1999. Vol. 119. - P. 545-573.

208. Dey R., Pal K.K., Bhatt D.M., Chauhan S.M. Growth promotion and yieldenhancement of peanut (Arachis hypogaea L.) by application of plant growth-promoting rhizobacteria // Microbiol. Res. 2004. Vol. 159. - P. 371-394.

209. Dilworth M.J., Glenn A.R. Problems of adverse pH and bacterial strategies tocombat it // Novartis Found Symp. 1999. Vol. 221. - P. 4-14.

210. Dobbelaere S., Vanderleyden J., Okon Y. Plant growth-promoting effects ofdiazotrophs in the rhizosphere // Crit. Rev. Plant Sci. 2003. Vol. 22. - P. 107149.

211. Dobereiner J. Influence of environmental factors on the occurrence of Spirillumlipoferum in soils and roots // Ecol. Bull. 1978. Vol. 26. - P. 343-351.

212. Dobereiner J. Forage grasses and grain crops // Methods for Evaluating

213. Biological Nitrogen Fixation. John Wiley & Sons Ltd, N.Y. 1980. - P. 535555.

214. Drew C.M., He C.-J., Morgan P.W. Decreased ethylene biosynthesis, andinduction of aerenchyma, by nitrogen- or phosphate-starvation in adventitious roots of Zea mays L. // Plant Physiol. 1989. Vol. 91. - P. 266-271.

215. Duxbury T., Bicknell B. Metal tolerant bacterial populations from natural andmetal-polluted soil // Soil Biol. Biochem. 1983. Vol. 15. - P. 243-250.

216. El-Komy H.M., Hamdia M.A., Abd El-Baki G.K. Nitrate reductase in wheatplants grown under water stress and inoculated with Azospirillum spp. // Biol. Plant. 2003. Vol. 46. - P. 281-286.

217. Ellis R.J., Van der Vies S.M. Molecular chaperones // Annu. Rev. Biochem.1991. Vol. 60.-P. 321-347.

218. Elmerich C., Newton W.E. (Eds.). Associative and Endophytic Nitrogen-fixing Bacteria and Cyanobacterial Associations. Ser. Nit. Fix. 2007. Vol. 5. - 321 P

219. Fallik E., Okon Y. Growth response of maise roots to Azospirillum inoculation:effect of soil organic matter content, number of rhizosphere bacteria and timing of inoculation 11 Soil Biol. Biochem. 1988. Vol. 20. - P. 45-49.

220. Farwell A.J., Vesely S., Nero V., Rodriguez H., Shah S., Dixon D.G., Glick B.R.

221. The use of transgenic canola (Brassica napus) and plant growth-promoting bacteria to enhance plant biomass at a nickel-contaminated field site // Plant Soil. 2006. Vol. 288. - P. 309-318.

222. Fayez M. Untraditional N2-fixing bacteria as biofertilizers for wheat and barley //Ann. Agric. Sci. 1989. Vol. 34. - P. 731-740.

223. Fearn J.C., LaRue T.A., Ethylene inhibitors restore nodulation to sym5 mutants of Pisum sativum cv Sparkle // Plant Physiol. 1991. Vol. 96. - P. 239-244.

224. Ferreira M.C.B., Fernandes M.S., Dobereiner J. Role of Azospirillum brasilense nitrate reductase in nitrate assimilation by wheat plants // Biol. Fertil. Soils. -1987. Vol. 4.-P. 47-53.

225. Foehse D., Claassen N., Jungk A. Phosphorus efficiency of plants: significance of root radius, root hairs and cation-anion balance for phosphorus influx in seven plant species // Plant Soil. 1991. Vol. 132. - P. 261-272.

226. Folman L.B., Postma J., Van Veen J.A. Ecophysiological characterization ofrhizosphere bacteria communities at different root locations and plant developmental stages of cucumber grown on rockwool // Microb. Ecol. 2001. Vol. 42.-P. 586-597.

227. Forni C., Riov J., Grilli Caiola M., Tel-Or E. Indole-3-acetic acid (IAA)production by Arthrobacter species isolated from Azolla II J. Gen. Microbiol. -1992. Vol. 138.-P. 377-381.

228. Foy C.D., Lee R.H. Differential aluminium tolerance of two barley culturesrelated to organic acids in their roots // J. Plant Nutr. 1987. Vol. 10. - P. 10891101.

229. Francis A.J. Microbial transformations of radioactive wastes and environmentalrestoration through bioremediation // J. Alloys Comp. 1994. Vol. 213/214. -P. 226-231.

230. Frankenberger W.T. Arshad M. Phytohormones in soils: production andfunction. Marcel Dekker, Inc. N.Y. 1995. - 503 p.

231. Frey B., Pesaro M., Rudt A., Widmer F. Resilience of the rhizosphere

232. Pseudomonas and ammonia-oxidizing bacterial populations during phytoextraction of heavy metal polluted soil with poplar // Environ. Microbiol. -2008. Vol. 10.-P. 1433-1449.

233. Fujihara S., Yoneyama T. Effects of pH and osmotic stress on cellular polyamine contents in the soybean rhizobia Rhizobium fredii p220 and Bradyrhizobium japonicum A 1017 // Appl. Environ. Microbiol. 1993. Vol. 59.-P. 1104-1109.

234. Fujino A., Ose T., Yao M., Tokiwano T., Honma M., Watanabe N., Tanaka I. Structural and enzymatic properties of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase homologue from Pyrococcus horikoshii II J. Mol. Biol. 2004. Vol. 341.-P. 999-1013.

235. Fulchieri M., Lucangeli C., Bottini R. Inoculation with Azospirillum lipoferumaffects growth and gibberellin status of corn seedlings roots // Plant Cell Physiol. 1993. Vol. 34. - P. 1305-1309.

236. Gadd G.M. Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms //

237. Experientia. 1990. Vol. 46. - P. 834-840.

238. Galli E., Grappelli A., Tomati U. Nitrate reductase activity in corn seedlings asinfluenced by Arthrobacter sp. // Plant Soil. 1980. Vol. 57. - P. 481-485.

239. Ghosh S., Penterman J.N., Little R.D., Chavez R., Glick B.R. Three newlyisolated plant growth-promoting bacilli facilitate the seedling growth of canola, Brassica campestris II Plant Physiol. Biochem. 2003. Vol. 41. - P. 277-281.

240. Gilbert G.S., Parke J.L., Clayton M.K., Handelsman J. Effects of an introducedbacterium on bacterial communities on roots // Ecology. 1993. Vol. 74.- P. 840-854.

241. Gilis A., Corbisier P., Baeyens W., Taghavi S., Mergeay M., Van der Lelie D.

242. Effect of the siderophore alcaligin E on the bioavailability of Cd to Alcaligenes eutrophus CH34 // J. Ind. Microbiol. Biotech. 1998. Vol. 20. - P. 61-68.

243. Glenn A.R., Dilworth M.J. Soil acidity and the microbial population: survivaland growth of bacteria in low pH // Dev. Plant Soil. 1991. Vol. 45. - P. 567579.

244. Glick B.R. The enhancement of plant growth by free-living bacteria //. Can. J.

245. Microbiol. 1995. Vol. 41. - P. 109-117.

246. Glick B.R. Phytoremediation: synergistic use of plants and bacteria to clean upthe environment // Biotech. Adv. 2003. Vol. 21. - P. 383-393.

247. Glick B.R. Bacterial ACC deaminase and the alleviation of plant stress // Adv.

248. Appl. Microbiol. 2004. Vol. 56. - P. 291-312.

249. Glick B.R. Modulation of plant ethylene levels by the bacterial enzyme ACCdeaminase // FEMS Microbiol. Lett. 2005. Vol. 251. - P. 1-7.

250. Glick B.R., Karaturovic D.M., Newell P.C. A novel procedure for rapid isolationof plant growth promoting pseudomonads // Can. J. Microbiol. 1995. Vol. 41. -P. 533-536.

251. Glick B.R., Liu C., Ghosh S., Dumbroff E.B. Early development of canolaseedlings in the presence of the plant growth-promoting rhizobacterium pseudomonas putida GR12-2 // Soil Biol. Biochem. 1997. Vol. 29. - P. 12331239.

252. Glick B.R., Penrose D.M., Li J. A model for the lowering of plant ethyleneconcentrations by plant growth-promoting bacteria // J. Theor. Biol. 1998. Vol. 190.-P. 63-68.

253. Gnanamanickam S.S. (Ed.). Plant-Associated Bacteria. Springer, Berlin

254. Heidelberg N.Y. 2006. IX. - 724 p.

255. Grayston S.J., Wang S., Campbell C.D., Edwards A.C. Selective influence ofplant species on microbial diversity in the rhizosphere // Soil Biol. Biochem. -1998. Vol. 30.-P. 369-378.

256. Grichko V.P., Filby B., Glick B.R. Increased ability of transgenic plantsexpressing the bacterial enzyme ACC deaminase to accumulate Cd, Co, Cu, Ni, Pb, and Zn // J. Biotechnol. 2000. Vol. 81. - P. 45-53.

257. Grichko V.P., Glick B.R. Amelioration of flooding stress by ACC deaminasecontaining plant growth-promoting bacteria // Plant Physiol. Biochem. 2001. Vol. 39.-P. 11-17.

258. Grichko V.P., Glick B.R. Flooding tolerance of transgenic tomato plantsexpressing the bacterial enzyme ACC deaminase controlled by the 35S, rolD or PRB-lb promoter//Plant Physiol. Biochem. 2001. Vol. 39. - P. 19-25

259. Guinel F.C., Geil R.D. A model for the development of the rhizobial andarbuscular mycorrhizal symbioses in legumes and its use to understand the roles of ethylene in the establishment of these two symbioses // Can. J. Bot. -2002. Vol. 80.-P. 695-720.

260. Gupta A., Meyer J.M., Goel R. Development of heavy metal-resistant mutants ofphosphate solubilising Pseudomonas sp. NBRI 4014 and their characterization // Curr. Microbiol. 2002. Vol. 45. - P. 323-327.

261. Hale M.G., Moore L.D. Factors effecting root exudations // Adv. Agron. 1979.1. Vol. 31.-P. 93-124.

262. Hall J.A., Peirson, D., Ghosh, S., and Glick, B.R. Root elongation in variousagronomic crops by the plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2 // Israel J. Plant Sci. 1996. Vol. 44. - P. 37-42.

263. Hall J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance // J.

264. Exp. Bot.-2002. Vo.l. 53.-P. 1-11.

265. Halsall D.M., Gibson A.H. Nitrogenase activity of a range of diazotrophicbacteria on strow, strow breakdown products and related compounds // Soil Biol. Biochem. 1989. Vol. 21. - P. 291-298.

266. Han S.O., New P.B. Isolation of Azospirillum spp. from natural soils byimmunomagnetic separation // Soil Biol. Biochem. 1998. Vol. 30. - P. 975981.

267. Hardy R.W.F., Burns R.C., Holsten R.D. Application of the C2H2-C2H4 assay formeasurement of nitrogen fixation // Soil. Biol. Biochem. 1973. Vol. 5. - P. 47-82.

268. Hartman A. Ecophysiological aspects of growth and nitrogen fixation in

269. Azospirillum spp. // Plant Soil. 1988. Vol. 110. - P. 225-238.

270. Hartman A., Burris R.H. Regulation of nitrogenase activity by oxygen in

271. Azospirillum brasilense and Azospirillum lipoferum H J. Bacteriol. 1987. -V.169.-P. 944-948.

272. Hasnain S., Sabri A.N. Growth stimulation of Triticum aestivum seedlings under

273. Cr-stresses by non-rhizospheric pseudomonad strains // Environ. Pollut. -1997. Vol. 97.-P. 265-273.

274. Hasnain S., Yasmin S., Yasmin A. Effect of lead resistant Pseudomonads ongrowth of Triticum aestivum seedlings under lead stresses // Environ. Pollut. -1993. Vol. 81.-P. 179-184.

275. Hecker M., Schumann W., Volker U. Heat-shock and general stress response in

276. Bacillus subtilis II Mol. Microbiol. 1996. Vol. 19. - P. 417-428.

277. Hiltner L. Uber neuere Erfahrungen und Problem auf dem Gebeit der Bodenbacteriologie und unter besonderer Beruckssichtigung der Grundungung und Brache // Arb. Dtsch. Landwirt. Ges. 1904. Vol. 98. - S. 59-78.

278. Holguin G., Bashan Y. Nitrogen-fixation by Azospirillum brasilense Cd ispromoted when co-cultured with a mangrove rhisosphere bacterium (Staphylococcus sp.) // Soil Biol. Biochem. 1996. Vol 8. - P. 1651-1660.

279. Holguin G., Glick B.R. Transformation of Azospirillum brasilense Cd with an

280. ACC deaminase gene from Enterobacter cloacae UW4 fused to the Tef gene promoter improves its fitness and plant growth promoting ability // Microb.319

281. Ecol. 2003. Vol. 4. - P. 122-133.

282. Hold J.G. et al. (Eds). Bergey's Mannual of Determinative Bacteriology.

283. Williams and Wilkins Co, Baltimore. 1994.

284. Honma M. Stereospecific reaction of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase from // Cellular and molecular aspects of the plant hormone ethylene. Kluwer, Dordrecht. 1993. - P. 111-116.

285. Honma M., Shimomura T. Metabolism of 1-aminocyclopropane-l-carboxylicacid // Agric. Biol. Chem. 1978. Vol. 42. - P. 1825-1831.

286. Honma M., Shimomura Т., Shiraishi K., Ichihara A., Sakamura S. Ensymaticdeamination of d-coronamic acid: stereoselectivity of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase // Agric. Biol. Chem. 1979. Vol. 43. - P. 1677-1679.

287. Hontzeas N, Hontzeas C.E., Glick BR. Reaction mechanisms of the bacterialenzyme 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase // Biotechnol. Adv. -2006. Vol. 24. P. 420-426.

288. Hontzeas N., Richardson A.O., Belimov A.A., Safronova V.I., Abu-Omar M.M.,

289. Glick B.R. Evidence for horizontal transfer of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase genes // Appl. Environ. Microbiol. 2005. Vol. 71. - P. 7556-7558.

290. Hontzeas N, Saleh SS, Glick BR. 2004a. Changes in gene expression in canolaroots induced by ACC-deaminase-containing plant-growth-promoting bacteria //MPMI. Vol. 17.-P. 865-871.

291. Horitsu H., Yamamoto K., Wachi S., Kawai K., Fukuchi A. Plasmid-determinedcadmium resistance in Pseudomonas putida GAM-1 isolated from soil // J. Bacteriol. 1986. Vol. 165. - P. 334-335.

292. Horner J.M. Environmental health implications of heavy metal pollution fromcar tires // Rev. Environ. Health. 1996. Vol. 11. - P. 175-180.

293. Ни X., Boyer G.L. Siderophore-mediated aluminum uptake by Bacillusmegaterium ATCC 19213 // Appl. Environ. Microbiol. 1996. Vol. 62. - P. 4044-4048.

294. Hu Q., Qi H., Bai Z., Dou M., Zeng J., Zhang F., Zhang H. Biosorption ofcadmium by a Cd2+-hyperresistant Bacillus cereus strain HQ-1 newly isolated from a lead and zinc mine // World J. Microbiol. Biotech. 2007. Vol. 23. - P. 971-976.

295. Hu N., Zhao B. Key genes involved in heavy-metal resistance in Pseudomonasputida CD2 // FEMS Microbiol. Lett. 2007. Vol. 267. - P. 17-22.

296. Hungría M., Nicolas M.F., Guimaraes C.T., Jardim S.N., Gomes E.A.,

297. Vasconcelos A.T.R. Tolerance to stress and environmental adaptability of Chromobacterium violaceum // Gen. Mol. Res. 2004. Vol. 3. - P. 102-116.

298. Hussein H., Ibrahim S.F., Kandeel K., Moawad H. Biosorption of heavy metalsfrom waste using Pseudomonas sp. // Electron. J. Biotechnol. 2004. Vol. 7. -P. 38-46.

299. Huyer M., Page W. Zn+2 increases siderophore production in Azotobacter vinelandii II Appl. Environ. Microbiol. 1988. Vol. 54. - P. 2625-2631. ■

300. Idris M., Memon G.H., Vinther F.P. Occurrence of Azospirillum and

301. Azotobacter and potential nitrogenase activity in danish agricultural soil under continuous barley cultivation // Acta Agr. Scand. 1981. Vol. 31. - P. 433437.

302. Idris R., Trifonova R., Puschenreiter M., Wenzel W.W., Sessitsch A. Bacterialcommunities associated with flowering plants of the Ni hyperaccumulator Thlaspi goesingense II Appl. Environ. Microbiol. 2004. Vol. 70. - P. 26672677.

303. Ike A., Sriprang R., Ono H., Murooka Y., Yamashita M. Bioremediation ofcadmium contaminated soil using symbiosisbetween leguminous plant and recombinant rhizobia with the MTL4 and the PCS genes // Chemosphere. -2006. Vol. 66. P. 1670, 1676.

304. Illmer P., Schinner F. Influence of nutrient solution on Al-tolerance of

305. Pseudomonas sp. // FEMS Microbiol. Lett. 1999. Vol. 170. - P. 187-190.

306. Indiragandhi P., Anandham R., Madhaiyan M., Sa T. Characterization of plantgrowth-promoting traits of bacteria isolated from larval guts of diamondback moth Plutella xylostella (Lepidopteria: Plutellidae) I I Curr. Microbiol. 2008 Vol. 56.-P. 327-333.

307. Ivanova N., Sorokin A., Anderson I., Galleron N., Candelon B., Kapatral V.,

308. Bhattacharyya A., Reznik G., Mikhailova N., Lapidus A., Chu L., Mazur M., Goltsman E., Larsen N., D'Souza M., et al. Genome sequence of Bacillus cereus and comparative analysis with Bacillus anthracis II Nature. 2003. Vol. 423, № 6935. - P. 87-91.

309. Jackson M.B. Ethylene in root growth and development // The Plant Hormone

310. Ethylene. CRC Press. Boca Raton. Fla. 1991. - P. 159-181.

311. Jackson M.B., Drew M.C., Giffard S.C. Effects of applying ethylene to the rootsystem of Zea mays on growth and nutrient concentration in relation to flooding tolerance // Physiol. Plant. -1981. Vol. 52. P. 23-28.

312. Jagnow G. Inoculation of cereal crops and forage grasses with nitrogen-fixingrhizosphere bacteria; possible causes of success and failure with regard to yield response a review // Z. Planzenernahr. Bodenk. - 1987. Vol. 150. - P. 361368.

313. James E.K. Nitrogen fixation in endophytic and associative symbiosis // Field

314. Crops Res. 2000. Vol. 65. - P. 197-209.

315. Jaskowska H. Effect of Azotobacter chroococcum on Az.brasilense in vitro //

316. Acta Microbiol. Pol. 1987. Vol. 36. - P. 267-269.

317. Jia Y.J., Kakuta Y., Sugawara M., Igarashi T., Oki N., Kisaki M., Shoji T.,

318. Kanetuna Y., Horita T., Matsui H., Honma M. Synthesis and degradation of 1-aminocyclopropane-l-carboxylic acid by Penicillium citrinum II Biosci. Biotechnol. Biochem. 1999. Vol. 63. - P. 542-549.

319. Jiang C., Sheng X., Qian M., Wang Q. Burkholderia sp. from heavy metalcontaminated paddy field soil and its potential in promoting plant growth andheavy metal accumulation in metal-polluted soil // Chemosphere. 2008. Vol. 2.-P. 157-164.

320. Jjemba P.K. Alexander M. Possible determinants of rhizosphere competence ofbacteria // Soil Biol. Biochem. -1999. Vol. 31. P. 623-632.

321. Jo J., Jang Y.S., Kim K.Y., Kim M.H., Kim I.N., Chung W.I. Isolation of

322. ALU1-P gene encoding a protein with aluminum tolerance activity from Arthobacter viscosus II Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997. Vol. 239. -P. 835-839.

323. Kamilova F., Kravchenko L.V., Shaposhnikov A.I., Makarova N., Lugtenberg

324. B. Effects of the tomato pathogen Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici and of the biocontrol bacterium Pseudomonas fluorescens WCS365 on the composition of organic acids and sugars in tomato root exudate // MPMI. 2006a. Vol. 19. - P. 1121-1126.

325. Kamnev A.A., Van der Lelie D. Chemical and biological parameters as tools toevaluate and improve heavy metal phytoremediation // Biosci. Rep. 2000. Vol. 20.-P. 239-258.

326. Kaneko T., Nakamura Y., Sato S., Asamizu E., Kato T., Sasamoto S. Complete genome structure of the nitrogen-fixing symbiotic bacterium Mesorhizobium loti IIDNA Res. 2000. Vol. 7. - P. 331-338.

327. Kaneko T., Nakamura Y., Sato S., Asamizu E., Kato T., Sasamoto S., et al.

328. Complete genomic sequence of nitrogen-fixing symbiotic bacterium Bradyrhizobium japonicum USDA110 (supplement) // DNA Res. 2002. Vol. 9.-P. 225-256.

329. Kawahara H., Li J., Griffith M., Glick B.R. Relationship between antifreeze protein and freezing resistance in Pseudomonas putida GR12-2 // Curr. Microbiol. 2001. Vol. 43. - P. 365-370.

330. Kawarabayasi Y., Sawada M., Horikawa H., Haikawa Y., Hino Y., Yamamoto

331. Kapulnik Y., Gafny R., Okon Y. Effect of Azospirillum spp. inoculation on rootdevelopment and N03" uptake in wheat (Triticum aestivum cv. Miriam) in hydroponic systems // Can. J. Bot. 1985. Vol. 63. - P. 627-631.

332. Kende H. Ethylene biosynthesis // Annu. Rev. Plant Physiol. 1993. Vol. 44.1. P. 283-307.

333. Kent A.D., Triplett E.W. Microbial communities and their interactions in soiland rhizosphere ecosystems // Annu. Rev. Microbiol. 2002. Vol. 56. - P. 211-236.

334. Khammas K.M., Kaiser P. Pectin decomposition and associated nitrogen fixationby mixed cultures of Azospirillum and Bacillus species // Can. J. Microbiol. -1992. Vol. 38.-P. 794-797.

335. Khan A.G. Role of soil microbes in the rhizospheres of plants growing on tracemetal contaminated soils in phytoremediation // J. Trace Elem. Med. Biol. -2005. Vol. 18.-P. 355-364.

336. Klipp W., Masepohl B., Gallon J.R., Newton W.E. (Eds). Genetics andregulation of nitrogen fixation in free-living bacteria. Springer, Netherlands. -2005.- 300 p.

337. Kinghorn S.M., O'Byrne C.P., Booth I.R., Stansfield I. Physiological analysis ofthe role of truB in Escherichia coli: a role for tRNA modification in extreme temperature resistance // Microbiology. 2002. Vol. 148. - P. 3511-3520.

338. Kiraly L, Barna B., Kiraly Z. Plant resistance to pathogen infection: forms andmechanisms of innate and acquired resistance // J. Phytopathol. 2007. Vol.155.-P. 385-396.

339. Klee H.J., Hayford M.B., Kretzmer K.A., Barry G.F., Kishore G.M. Control ofethylene synthesis by expression of a bacterial enzyme in transgenic tomato plants // Plant Cell. 1991. Vol 3. - P. 1187-1193.

340. Klee H.J., Kishore G.M. Control of fruit ripening and senescence in plants // US1. Patent №5.702.933. 1992.

341. Kloepper J.W., Leong J., Tientze M., Schroth M.N. Pseudomonas siderophores:a mechanism explaning disease-suppressive soils // Curr. Microbiol. 1980. Vol. 4.-P. 317-320.

342. Kloepper J.W., Lifshitz R., Zablotowicz R. Free-living bacterial inocula forenhancing crop productivity // Trends Biotechnol. 1989. Vol. 7. - P. 39-44

343. Kuffner M., Puschenreiter M., Weishammer G., Gorfer M., Sessitsch A. Rhizosphere bacteria affect growth and metal uptake of heavy metal accumulating willows // Plant Soil. 2008. Vol. 304. - P. 35-44.

344. Kuiper I., Bloemberg G.V., Lugtenberg J J. Selection of a plant-bacterium pairas a novel tool for rhizostimulation of polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria // MPMI. 2001. Vol. 14. - P. 1197-1205.

345. Kulinska D., Drozdowicz A. Occurrence of microorganisms antagonistic to Azospirillum spp. II Zbl. Microbiol. 1983. Vol. 138. - P. 585-594.

346. Kumar K.V., Singh N., Behl H.M., Srivastava S. Influence of plant growthpromoting bacteria and its mutant on heavy metal toxicity in Brassica juncea grown in fly ash amended soil // Chemosphere. 2008. doi: 10.1016/j .chemosphere.2008.03.025.

347. Kundu B.S., Gaur A.C. Establishment of nitrogen-fixing and phosphatesolubilizing bacteria in rhizosphere and their effect on yield and nutrient uptake of wheat crop // Plant Soil. 1980. Vol. 57. - P. 223-230.

348. Kundu B.S., Gaur A.C. Rice response to inoculation with N2-fixing and Psolubilizing microorganisms // Plant Soil. 1984. Vol. 79. - P. 227-234.

349. Kuster E., Grun I. Cadmium and soil microorganisms // Angew. Botanik. 1984.1. Vol. 58.-P. 31-38.

350. Lakshmi-Kumari M., Vijayalakshmi K., Subba Rao N.S. Interaction between

351. Azotobacter species and fungi // Phytophat. Z. -1972. Vol. 75. P. 27-30.

352. Lambert B., Joos H. Fundamental aspects of rhizobacterial plant growthpromotion research // Trends Biotech. 1989. Vol. 7. - P. 215-219.

353. Lampert B., Meire P., Joos H., Lens P., Swings J. Fast-growing, aerobic,heterotrophic bacteria from the rhizosphere of young sugar beet plants // Appl. Environ. Microbiol. 1990. Vol. 56. - P. 3375-3381.

354. Lasat M.M. Phytoextraction of metals from contaminated soil: a review ofplant/soil/metal interaction and assessment of pertinent agronomic issues // J. Hazard. Subst. Res. 2000. Vol. 2. - P. 1-25.

355. Len A.C.L., Harty D.W.S., Jacques N.A. Stress-responsive proteins areupregulated in Streptococcus mutans during acid tolerance // Microbiology. -2004. Vol. 150. P. 1339-1351.

356. Li J., Ovakim D.H., Charles T.C., Glick B.R. An ACC deaminase minus mutantof Enterobacter cloacae UW4 no longer promotes root elongation // Cur. Microbiol. 2000. Vol. 41. - P. 101-105.

357. Li K., Du W., Que N.L.S., Liu H.-W. Mechanistic studies of 1aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase: unique covalent catalysis by coenzyme B6 // J. Am. Chem. Soc. 1996. Vol. 118. - P. 8763-8764.

358. Liao C.H., Wells J.M. Properies of Cytophaga johnsonae strains causing spoliage of fresh produce at food markets 11 App. Environ. Microbiol. 1986. Vol. 52.-P. 1261-1265.

359. Libbert E., Risch H. Interaction between plants and epiphytic bacteria regardingtheir auxin metabolism // Phisiol. Plantarum. 1969. Vol. 22. - P. 51-58.

360. Lifshitz R., Kloepper J.W., Scher F., Tipping E.M., Laliberte M. Nitrogen-fixing

361. Pseudomonas isolated from roots of plants grown in Canadian high arctic // Appl. Environ. Microbiol. 1986. Vol. 51. - P. 251-255.

362. Lippi D., De Paolis M.R., Di Mattia E., Pietrosanti T., Cacciari I. Influence ofsubstrate composition and flow rate on growth of Azospirillum brasilense Cd in a co-culture with 3 sorghum rhizobacteria // Can. J. Microbiol. 2004. Vol. 50.-P. 861-867.

363. Lopez-Reyes L., Soto-Urzua L., Mascarua-Esparza M. A., Herrera-Camacho I.,

364. Caballero-Mellado J. Antibiotic resistance and ^-lactamase activity in Azospirillum II Soil Biol. Biochem. 1989. Vol. 21. - P. 651-655.

365. Lugtenberg B.J.J., Dekkers L.C. What makes Pseudomonas bacteria rhizospherecompetent // Environ. Microbiol. 1999. Vol. 1. - P. 9-13.

366. Lund P.A. Microbial molecular chaperones // Adv. Microb. Physiol. 2001.1. Vol. 44.-P. 93-140.

367. Lynch J.M. The Rhizosphere. Chichester, England, J.Willey Ltd.-1990. 485 p.

368. Ma W., Charles T.C., Glick B.R. Expression of an exogenous 1aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase gene in Sinorhizobium meliloti increases its ability to nodulate alfalfa // Appl. Environ. Microbiol. 2004. Vol. 70.-P. 5891-5897.

369. Ma W., Guinel F.C., Glick B.R. Rhizobium leguminosarum biovar viciae 1aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase promotes nodulation of pea plants // Appl. Environ. Microbiol. 2003b. Vol. 69. - P. 4396-402.

370. Ma W., Penrose D.M., Glick B.R. Strategies used by rhizobia to lower plantethylene levels and increase nodulation // Can. J. Microbiol. 2002. Vol. 48. -P. 947-954.

371. Ma W., Sebestianova S.B., Sebestian J., Burd G.I., Guinel F.C., Glick B.R.

372. Prevalence of 1-aminocyclopropane-l-lcarboxylate deaminase in Rhizobium spp. // Ant. van Leeuwenhoek. 2003a. Vol. 83. - P. 285-291.

373. Macario A.J.L., Lange M., Ahring B.K., De Macario E.C. Stress enes and proteins in the archaea II Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999. V. 63.-P.923-967.

374. Madhaiyan M., Kim B.Y., Poonguzhali S., Kwon S.W., Song M.H., Ryu J., Go

375. Madhaiyan M., Poonguzhali S., Ryu J., Sa T. Regulation of ethylene levels incanola (Brassica campestris) by 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase-containing Methylobacterium fujisawaense II Planta. 2006. Vol. 224.-P. 268-278.

376. Madhaiyan M., Poonguzhali S., Sa T. Metal tolerating methylotrophic bacteriareduces nickel and cadmium toxicity and promotes plant growth of tomato {Lycopersicon esculentum L.) // Chemosphere. 2007c. Vol. 69. - P. 220-228.

377. Magalhaes F.M.M., Baldani J.I., Souto S.M., Kuykendall J.R., Dobereiner J. Anew acid tolerant Azospirillum species // An. Acad. Bras. Cien. 1983. Vol. 55.-P. 417-430.

378. Mantelin S., Touraine B. Plant growth-promoting bacteria and nitrateavailability: impacts on root development and nitrate uptake // J. Exp. Bot. -2004. Vol. 55.-P. 27-34.

379. Mattoo A.K., Suttle J.C. The plant hormone ethylene. CRC Press, Boca Raton,1. USA, 1991.-337 p.

380. Mayak S., Tirosh T., Glick B.R. Plant growth-promotion bacteria that confer resistance to water stress in tomatoes and peppers // Plant Sci. 2004a. Vol. 166.-P. 525-530.

381. Mayak S., Tirosh T., Glick B.R. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance in tomato to salt stress // Plant. Physiol. Biochem. 2004b. Vol. 42. -P. 565-572.

382. McGrath S.P. Effects of heavy metals from sewage sludge on soil microbes in agricultural ecosystems // Toxic Metals in Soil-Plant Systems. Wiley & Sons Ltd. 1994. - P. 247-273.

383. McCormick L.H., Borden F.Y. The occurrence of aluminium-phosphateprecipitate in plant roots // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1974. Vol. 38.-P.931-934.

384. Mengoni A., Barzanti R., Gonnelli C., Gabbrielli R., Bazzicalupo M. Characterization of nickel-resistant bacteria isolated from serpentine soil. Environ. Microbiol. 2001. Vol. 11. - P. 691-698.

385. Menze H. Wechsewirkungen zwischen Azospirillum und VA-Mykorrhiza mit

386. Gramineen bei verschieden Boden-pH-Werten // Z. Acker. Pflanzenbau. -1985. Vol. 155.-S. 232-237.

387. Merckx R., Dijkstra A., Den Hartog A., Van Veen J.A. Production of rootderived material and associated microbial growth in soil at different nutrient levels // Biol. Fertil. Soils. 1987. Vol. 5. - P. 126-132.

388. Metwally A., Safronova V.I., Belimov A.A., Dietz K.-J. Genotypic variation of the response to cadmium toxicity in Pisum sativum L. // J. Exp. Bot. 2005.1. Vol. 56.-P. 167-178.

389. Meyer J.M., Halle F., Hohnadel D., Lemanceau P., Ratefiarivelo H.

390. Siderophores of Pseudomonas — biological properties // Iron Transport in Microbes, Plants and Animals. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft. 1987. -P. 188-205.

391. Minami R., Uchiyama K., Murakami T., Kawai J., Yamada T., Yokoi D., Ito H.,

392. Matsui H., Honma M. Properties, sequence, and synthesis in Escherichia coli of 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase from Hansenula saturnus II J. Biochem. 1998. Vol. 123.-P. 1112-1118.

393. Mitchell R.E. Implications of toxins in the ecology and evolution of plantpathogenic microorganisms: bacteria // Experientia. 1991. Vol. 47. - P. 791803.

394. Monib M., Hosny I., Besada Y. Seed inoculation of castor oil plant {Ricinuscommunis) and effect on nutrient uptake // Soil Biol. Conserv. Biosph. 1984. Vol. 2.-P. 723-732.

395. Moya J.L., Ros R., Picazo I. Heavy metal-hormone interactions in rice plants: effect on growth, net photosynthesis, and carbohydrate distribution // J. Plant Growth Regul. 1995. Vol. 14. - P. 61-67.

396. Mukherjee S.K., Asanuma S. Possible role of cellular phosphate pool andsubsequent accumulation of inorganic phosphate on the aluminum tolerance in Bradyrhizobium japonicum II Soil Biol. Biochem. 1998. Vol. 30. - P. 5111516.

397. Muller M., Schmidt W. Environmentally induced plasticity of root hair development in Arabidopsis // Plant Physiol. 2004. Vol. 134. - P. 409-419.

398. Nadeem S.M., Zahir Z.A., Naveed M., Arshad M. Preliminary investigations on inducing salt tolerance in maize through inoculation with rhizobacteria containing ACC deaminase activity // Can. J. Microbiol. 2007. Vol. 53. - P.1141-1149.

399. Naik P.R., Sahoo N., Goswami D., Ayyadurai N., Sakthivel N. Genetic and functional diversity among fluorescent Pseudomonads isolated from the rhizosphere of banana // Microb. Ecol. 2008. DOI 10.1007/s00248-008-9368-9.

400. Nautiyal C.S. A method for selection and characterization of rhizosphere-competent bacteria of chickpea // Curr. Microbiol. 1997a. Vol. 34. - P. 12-17.

401. Nautiyal C.S. Selection of chickpea-rhizosphere-competent Pseudomonas fluorescens NBRI303 antagonistic to Fusarium oxysporum f. sp. ciceri, Rhizoctonia bataticola and Pythium sp. // Curr. Microbiol. 19976. Vol. 35. -P. 52-58.

402. Neilands J.B. Microbial iron compounds // Annu. Rev. Biochem. 1981. Vol. 50.-P. 715-731.

403. Neilands J.B. Siderophores: structure and function of microbial iron transport compounds // J. Biol. Chem. 1995. Vol. 45. - P. 26723-26726.

404. Neipp P.W., Becker J.O. Evaluation of biocontrol activity of rhizobacteria from Beta vulgaris against Heterodera schachtii II J. Nematol. 1999. Vol. 31. - P. 54-61.

405. Newman E.I. The rhizosphere: carbon sources and microbial populations //

406. Plants, Microbes and Animals. Eds. A.H. Fitter et al. Oxford: Blackwell Sci. Publ. 1985.-P. 107-121.

407. Newman E.I. Watson A. Microbial abundance in the rhizosphere: A computermodel // Plant Soil. 1977. Vol. 48. - P. 17-56.

408. Nierman W.C., Feldblyum T.V., Paulsen I.T., Nelson K.E., Eisen J., Heidelberg J.F., Alley M., Ohta N., et al. Complete genome sequence of Caulobacter crescentus II Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001. Vol. 98. - P. 4136-4141.

409. Nies D., Mergeay M., Friedrich B., Schlegel H.G. Cloning of plasmid genes encoding resistance to cadmium, zinc, and cobalt in Alcaligenes eutrophus CH34 // J. Bacteriol. 1987. Vol. 169. - P. 4865-4868.

410. Nijhuis E.H., Maat M.J., Zeegers I.W.E., Waalwijk C., Van Veen J.A. Selection of bacteria suitable for introduction into the rhizosphere of grass // Soil Biol.

411. Biochem. 1993. Vol. 25. - P. 885-895.

412. Nikaido H. Porins and specific diffusion channels in bacterial outer membranes // J. Biol. Chem. 1994. Vol. 269. - P. 3905-3908.

413. Norris P.R., Ingledew W.J. Acidophilic bacteria: adaptations and applications // Molecular biology and biotechnology of extremophiles. Blackie & Son Ltd. -1992.-P. 115-142.

414. Pacovsky R.S. Influence of inoculation with Azospirillum brasilense and Glomusfasciculatum on sorghum nutrition // Plant Soil. 1988. Vol. 110. - P. 283-287.

415. Padan E., Bibi E., Ito M., Krulwich T.A. Alkaline pH homeostasis in bacteria:new insights // Biochim. Biophys. Acta. 2005. Vol. 1717. - P. 67-88.

416. Page W.J., Dale P.L. Stimulation of Agrobacterium tumefaciens growth by Az.vinelandii ferrisiderophores // Appl. Environ. Microbiol. 1986. Vol. 51. - P. 451-454.

417. Pal A., Wauters G., Paul A.K. Nickel tolerance and accumulation by bacteriafrom rhizosphere of nickel hyperaccumulators in serpentine soil ecosystem of Andaman, India // Plant Soil. 2007. Vol. 293. - P. 37-48.

418. Pandey P., Kang S.C., Maheshwari D.K. Isolation of endophytic plant growth promoting Burkholderia sp. MSSP from root nodules of Mimosa pudica H Current Sci. 2005. Vol 89. - P. 177-180.

419. Pardo R., Herguedas M., Barrado E., Vega M. Biosorption of cadmium, copper,lead and zinc by inactive biomass of Pseudomonas putida II Anal. Bioanal. Chem. 2003. Vol. 376. - P. 26-32.

420. Parsell D.A., Lindquist S. The function of heat-shock proteins in stresstolerance: degradation and reactivation of damaged proteins // Annu. Rev. Genet. 1993. Vol. 27. - P. 437-496.

421. Patten C.L., Glick B.R. Bacterial biosynthesis of indole-3-acetic acid // Can. J.

422. Microbiol. 1996. Vol. 42. - P. 207-220.

423. Patten C.L., Glick B.R. Role of Pseudomonas putida indoleacetic acid indevelopment of the host plant root system // Appl. Environ. Microbiol. 2002. Vol. 68.-P. 3795-3801.

424. Paul S. Rhizobial interaction with wheat under water stress // Ind. J. Plant

425. Physiol.-1997. Vol. 2.-P. 131-134.

426. Paulitz T.C., Belanger R.R. Biological control in greenhouse systems // Annu.

427. Rev. Phytopathol. 2001. Vol. 39. - P. 103-133.

428. Penalver R, Duran-Villa N., Lopez M.M. Attachment of Agrobacteriumtumefaciens B6 and A. radiobacter K84 to tomato root tips // Appl. Environ. Microbiol. 1996. Vol. 62. P. 3530-3534.

429. Pengnoo A., Wiwattanapattapee R., Chumthong A., Kanjanamaneesathian M. Bacterial antagonist as seed treatment to control leaf blight disease of bambara groundnut (Vigna subterranea) // World J. Microbiol. Biotechnol. 2006. Vol. 22.-P. 9-14.

430. Pennasio S., Roggero P. Effect of cadmium and nickel on ethylene biosynthesisin soybean // Biol. Plantarum. 1992 Vol. 34. - P. 345-349.

431. Penrose, D.M., and B.R. Glick. Methods for isolating and characterizing ACCdeaminase-containing plant growth-promoting rhizobacteria // Physiol. Plant. -2003. Vol. 118.-P. 10-15.

432. Penrose D.M., Glick B.R. Biochemical and genetic characteristics of ACCdeaminases // Indian J. Microbiol. 2001a. Vol. 41. - P. 61-74.

433. Penrose D.M., Glick B.R. Levels of 1-aminocyclopropane-l-carboxylic acid

434. ACC) in exudates and extracts of canola seeds treated with plant growth-promoting bacteria // Can. J. Microbiol. 2001b. Vol. 47. - P. 368-372.

435. Penrose D.M., Moffatt B.A., Glick B.R. Determination of 1-aminocyclopropane1.carboxylic acid (ACC) to assess the effects of ACC deaminase-containing bacteria on roots of canola seedlings // Can. J. Microbiol. 2001. Vol. 47. - P. 77-80.

436. Persello-Cartieaux F., Nussaume L., Robaglia C. Tales from the underground:molecular plant-rhizobacteria interactions // Plant Cell Environ. 2003. Vol. 26.-P. 189-199.

437. Phan-Thanh L., Montagne A. Physiological and biochemical aspects of the acid survival of Listeria monocytogenes II J. Gen. Appl. Microbiol. 1998. Vol. 44. -P. 183-191.

438. Pina R.G., Cervantes C. Microbial interactions with aluminium // Biometals.1996. Vol. 9.-P. 311-316.

439. Pishchik V.N., Mokrousov I.V., Lazarev A.M., Vorobyev N.I., Narvskaya O.V., Chernyaeva I.I., Kozhemyakov A.P., Koval G.N. Biological properties of some nitrogen-fixing associative enterobacteria // Plant Soil. 1998. Vol. 202. - P. 49-59.

440. Pishchik V.N., Vorobyev N.I., Chernyaeva I.I., Timofeeva S.V., Kozhemyakov

441. A.P., Alexeev Y.V., Lukin S.M. Experimental and mathematical simulation of plant growth promoting rhizobacteria and plant interaction under cadmium stress // Plant Soil. 2002. Vol. 242. - P. 173-186.

442. Pitts R.J., Cernac A., Estelle M. Auxin and ethylene promote root hairelongation in Arabidopsis II The Plant Journal. 1998. Vol. 16. - P. 553-560.

443. Poonguzhali S., Madhaiyan M., Sa T. Quorum-sensing signals produced byplant-growth promoting Burkholderia strains under in vitro and in planta conditions // Res. Microbiol. 2007. Vol. 158. - P. 287-294.

444. Poonguzhali S., Madhaiyan M., Sa T. Isolation and identification of phosphatesolubilizing bacteria from Chinese cabbage and their effect on growth and phosphorus utilization of plants // J. Microbiol. Biotechnol. 2008. Vol. 18. -P. 773-777.

445. Preisfeld A., Berger S., Busse I., Liller S., Ruppel H.G. Phylogenetic analyses ofvarious euglenid taxa (Euglenozoa) based on 18S rDNA sequence data // J. Phycol. 2000. Vol. 36. - P. 220-226.

446. Prigent-Combaret C., Blaha D., Pothier J.F., Vial L., Poirier M.A., Wisniewski

447. Purchase D., Miles R.J., Young T.W.K. Cadmium uptake and nitrogen fixingability in heavy-metal-resistant laboratory and field strains of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii II FEMS Microbiol. Ecol. 1997. Vol. 22. - P. 85-93.

448. Purushothaman D., Oblisami G. An emerging low cost biofertilizer technologyfor semi dry agriculture // Everyman's Sci. 1985. № 6-7. - P. 73-75.

449. Quarrie S.A., Whitford P.N., Appleford N.E.J., Wang T.L., Cook S.K., Henson

450. E., Loveys B.R. A monoclonal antibody to (S)-abscisic acid: its characterization and use in a radioimmunoassay for measuring abscisic acid incrude extracts of cereals and lupin leaves // Planta. 1988. Vol. 173. - P. 330339.

451. Raaijmakers J.M., Van Der Sluis I., Koster M., Bakker P.A.H.M., Weisbeek P.J., Schippers B. Utilization of heterologous siderophores and rhizosphere competence of fluorescent Pseudomonas spp. // Can. J. Microbiol. 1995. Vol. 41.-P. 126-135.

452. Raaska L., Viikari L., Mattila-Sandholm T. Detection of siderophores ingrowing cultures of Pseudomonas spp. // J. Ind. Microbiol. 1993. Vol. 11.-P. 181-189.

453. Rai R. Manganese-mediated resistance to aluminium and antibiotics in strains of

454. Azospirillum brasilense and their interaction with rice genotypes in acid soil // J. Agric. Sci. Camb. 1986. Vol. 106. - P. 279-285.

455. Rai R. Aluminium-tolerant strains of Azospirillum brasilense and theirassociative nitrogen fixation with finger millet (Eleusine coracana) genotypes in an acid soil // J. Gen. Appl. Microbiol. 1991. Vol. 37. - P. 9-24.

456. Rai S.N., Gaur A.C. Characterization of Azotobacter spp. and effect of

457. Azotobacter and Azospirillum as inoculant on the yield and N-uptake of wheat crop//Plant Soil.- 1988. Vol. 109.-P. 131-134.

458. Rademacher W. Gibberellin formation in microorganisms // Plant Growth Regul.- 1994. Vol. 15.-P. 304-314.

459. Ramarathnam R., Fernando W.G.D. Preliminary phenotypic and molecular screening for potential bacterial biocontrol agents of Leptosphaeria maculons, the blackleg pathogen of canola // Biocontrol Sci. Technol. 2006. Vol. 16. -P. 567-582.

460. Ramos J.L., Gallegos M.T., Marqués S., Ramos-González M.I., Espinosa-Urgel

461. M.s Segura A. Responses of gram-negative bacteria to certain environmental stressors // Curr. Opin. Microbiol. 2001. Vol. 4. - P. 166-171.

462. Rasanen L.A., Saijets S., Jokinen K., Lindstrom K. Evaluation of the roles oftwo compatible solutes, glycine betaine and trehalose, for the Acacia senegal-Sinorhizobium symbiosis exposed to drought stress // Plant Soil. 2004. Vol., 260.-P. 237-251.

463. Rasche F., Marco-Noales E., Velvis H., van Overbeek L.S., Lopez M.M., van

464. Elsas J.D., Sessitsch A. Structural characteristics and plant-beneficial effects of bacteria colonizing the shoots of field grown conventional and genetically modified T4-lysozyme producing potatoes // Plant Soil. 2006. Vol. 289. - P. 123-140.

465. Raskin I., Ensley B.D. (Eds). Phytoremediation of toxic metals: using plants toclean up the environment. J. Wiley & Sons Inc, N.Y., 1999. 300 p.

466. Rawlings D.E., Silver S. Mining with microbes // Biotechnology. 1995. Vol. 13.-P. 773-778.

467. Razi M., Sen S.P. Amelioration of water stress effects on wetland rice by urea

468. N, plant growth regulators, and foliar spray of a diazotrophic bacterium Klebsiella sp. // Biol. Fertil. Soils. 1996. Vol. 23. - P. 454-458.

469. Reed M.L., Glick B.R. Application of free living plant growth-promotingrhizobacteria // Ant. van Leeuwenhoek. 2004. Vol. 86. - P. 1-25.

470. Reed M.L., Glick B.R. Growth of canola (Brassica napus) in the presence ofplant growth-promoting bacteria and either copper or polycyclic aromatic hydrocarbons // Can. J. Microbiol. 2005. Vol. 51. - P. 1061-1069.

471. Reed M.L., Warner B.G., Glick B.R. Plant growth-promoting bacteria facilitatethe growth of the common reed Phragmites australis in the presence of copper or polycyclic aromatic hydrocarbons // Curr. Microbiol. 2005. Vol. 51. - P. 425-429.

472. Reddy P.M., Ladha J.K., So R.B., Hernandez R.J., Ramos M.C., Angeles O.R.,

473. Dazzo F.B., Bruijn F.J. Rhizobial communication with rice roots: induction of phenotypic changes, mode of invasion and extent of colonization // Plant Soil. -1997. Vol. 194.-P. 81-98.

474. Rehman A., Nautiyal C.S. Effect of drought on the growth and survival of thestress-tolerant bacterium Rhizobium sp. NBRI2505 sesbania and its droughtsensitive transposon Tn 5 mutant // Curr. Microbiol. 2002. Vol. 45. - P. 368377.

475. Ren S.X., Fu G., Jiang X.G., Zeng R., Miao Y.G., Xu H., Zhang Y.X., Xiong H.,

476. G., Lu L.F., Jiang H.Q., Jia J., Tu Y.F., Jiang J.X., et al. Unique physiological and pathogenic features of Leptospira interrogans revealed by whole-genome sequencing // Nature. 2003. Vol. 422, 6934. - P. 888-893.

477. Rengel Z., Kordan H.A. Effects of N, P and K deficiencies on light-dependent anthocyanin formation in Zea mays L. seedlings // J. Plant Physiol. 1988. Vol. 132.-P. 126-128.

478. Rennie R.J. A single medium for the isolation of acethylene-reducing (nitrogenfixing) bacteria from soils // Can. J. Microbiol. 1981. Vol. 27. - P. 8-14.

479. Rennie R.J., Rennie D.A. Techniques for quantifying 2N fixation in associationswith nonlegumes under field and greenhouse conditions // Can. J. Microbiol. -1983. Vol. 29. P. 1022-1055.

480. Ribaudo G.M., Krumpholz E.M., Gassan F.D., Bottini R., Gantore M.L., Gura

481. J.A. Azospirillum sp. promotes root hair development in tomato plants through a mechanism that involves ethylene // J. Plant Growth Regul. 2006. Vol. 24. -P. 175-185.

482. Riviere J., Chalvignac M. La rhizosphere // La vie dans les sols. Paris. 1971.1. P. 391-413.

483. Roane T.M., Pepper I.L. Microbial responses to environmentally toxic cadmium

484. Microb. Ecol. 2000. Vol. 4. - P. 358-364.

485. Roane T.M., Josephson K.J., Pepper I.L. Dual-bioaugmentation strategy toenhance remediation of cocontaminated soil // Appl. Environ. Microbiol. — 2001. Vol. 67. P. 3208-3215.

486. Robb F.T., Maeder D.L., Brown J.R., DiRuggiero J., Stump M.D., Yeh R.K.,

487. Weiss R.B., Dunn D.M. Genomic sequence of hyperthermophile, Pyrococcus furiosus: implications for physiology and enzymology // Meth. Enzymol. -2001. Vol. 330.-P. 134-157.

488. Robinson B., Russell C., Hedley M., Clothier B. Cadmium adsorption byrhizobacteria: implications for New Zealand pastureland // Agric. Ecosyst.

489. Environ. 2001. Vol. 87. - P. 315-321.

490. Rodrigues E.P., Rodrigues L.S., Martinez A.L., de Oliveira, Baldani V.L.D., dos

491. Teixeira K.R.S., Urquiaga S., Reis V.M. Azospirillum amazonense inoculation: effects on growth, yield and N2 fixation of rice (Oryza sativa L.) // Plant Soil. -2008. Vol. 302.-P. 249-261.

492. Rodriguez H., Fraga R. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plantgrowth promotion // Biotechnol. Adv. 1999. Vol. 17. - P. 319-39

493. Rodriguez H., Fraga R., Gonzalez T., Bashan Y. Genetics of phosphatesolubilization and its potential applications for improving plant growth-promoting bacteria // Plant Soil. 2006. Vol. 287. - P. 15-21.

494. Rokitko P. V., Romanovskaya V.A., Malashenko Y.R., Chernaya N. A., Gushcha

495. N.I., Mikheev A.N. Soil drying as a model for the action of stress factors on natural bacterial populations // Microbiology. 2003. Vol. 72. - P. 756-761.

496. Romheld V., Marschner H. Genotypical differences among graminaceousspecies in release of phytosiderophores and uptake of iron phytosiderophores/ Plant Soil. -1990. Vol. 123. P. 147-153.

497. Rosen B.P. Bacterial resistance to heavy metals and metalloids // JBIC. 1996.1. Vol. l.-P. 273-277.

498. Rojas A., Holguin G., Glick B.R., Bashan Y. Synergism between

499. Phyllobacterium sp. (N2-fixer) and Bacillus licheniformis (P-solubilizer), both from a semiarid mangrove rhizosphere // FEMS Microbiol. Ecol. 2001. Vol. 35. - P. 181-187.

500. Rovira A.D., Ridge E.H. Exudation of 14C labeled compounds from wheatroots: influence of nutrients, microorganisms and added organic compounds // New Phytol. 1973. Vol. 72. - P. 1081-1087.

501. Ruppel S., Ruhlmann J., Merbach W. Quantification and localization of bacteriain plant tissues using quantitative real-time PCR and online emissionfingerprinting // Plant Soil. 2006. Vol. 286. - P. 21-35.

502. Salanoubat M., Genin S., Artiguenave F., Gouzy J., Mangenot S. Genomesequence of the plant pathogen Ralstonia solanacearum II Nature. 2002. Vol. 415.-P. 497-502.

503. Saleem M., Arshad M., Hussain S., Bhatti A.S. Perspective of plant growthpromoting rhizobacteria (PGPR) containing ACC deaminase in stress agriculture // J. Ind. Microbiol. 2007. Vol. 34. - P. 635-648.

504. Saravanakumar D., Samiyappan R. ACC deaminase from Pseudomonasfluorescens mediated saline in groundnut (Arachis hypogea) plants 11 J. Appl. Microbiol. 2007. Vol. 102. - P. 1283-1292.

505. Sarig S., Blum A., Okon Y. Improvement of the water status and yield of fieldgrown grain sorghum (Sorghum bicolor) by inoculation with Azospirillum brasilense II J. Agric. Sci. 1988. Vol. 110. - P. 271-277.

506. Schippers B., Bakker A.W., Bakker P.A.H.M. Interactions of deleterious andbeneficial rhizosphere micro-organisms and the effect of cropping practices // Annu. Rev. Phytopathol. 1987. Vol. 25. - P. 339-358.

507. Schlegel H.G., Cosson J.P., Baker A.J.M. Nickel-hyperaccumulating plantsprovide a niche for nickel-resistant bacteria // Bot. Acta. 1991. Vol. 104. - P. 18-25.

508. Schmidt W., Schikora A. Different pathways are involved in phosphate and ironstress-induced alterations of root epidermal cell development // Plant Physiol. -2001. Vol. 125.-P. 2078-2084.

509. Schnider-Keel U., Lejbolle K.B., Baehler E., Haas D., Keel C. The sigma factor

510. AlgU (AlgT) controls exopolysaccharide production and tolerance towards desiccation and osmotic stress in the biocontrol agent Pseudomonas fluorescens CHAO // Appl. Environ. Microbiol. 2001. Vol. 67. - P. 56835693.

511. Schulz B.J.E.; Boyle C.J.C., Sieber T.N. (Eds.). Microbial Root Endophytes.

512. Springer, Berlin Heidelberg N.Y., Ser. Soil Biol. 2006. 367 p.

513. Schmidt T., Schlegel H.G. Combined nickel-cobalt-cadmium resistance encodedby the ncc locus of Alcaligenes xylosoxidans 31A // J. Bacteriol. 1994. Vol. 176.-P. 7045-7054.

514. Selvakumar G., Mohan M., Kundu S., Gupta A.D., Joshi P., Nazim S, Gupta

515. H.S. Cold tolerance and plant growth promotion potential of Serratia marcescens strain SRM (MTCC 8708) isolated from flowers of summer squash (Cucurbitapepo) // Lett. Appl. Microbiol. 2008. Vol. 46 - P. 171-175.

516. Sessitsch A., Coenye T., Sturz A.V., Vandamme P., Barka EA., Salles J.F., Van

517. Elsas J.D., Faure D., Reiter B., Glick B.R., Wang-Pruski G., Nowak J. Burkholderia phytofirmans sp. nov., a novel plant-associated bacterium with plant-beneficial properties // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2005. Vol. 55. - P. 1187-1192.

518. Shah S., Li J., Moffatt B.A., Glick B.R. Isolation and characterization of ACCdeaminase genes from two different plant growth-promoting rhizobacteria // Can. J. Microbiol. 1998. Vol. 44. - P. 833-843.

519. Shaharoona B., Naveed M., Arshad M., Zahir Z.A. Fertilizer-dependentefficiency of Pseudomonads for improving growth, yield, and nutrient use efficiency of wheat (Triticum aestivum L.) // Appl. Microbiol. Biotechnol. -2008. Vol. 79.-P. 147-155.

520. Sharma S.S., Dietz K.-J. The significance of amino acids and amino acid-derivedmolecules in plant responses and adaptation to heavy metal stress // J. Exp. Bot. 2006. Vol. 57. - P. 711-726

521. Sheng X.F., Jiang C.Y., He L.Y. Characterization of plant growth-promoting

522. Bacillus edaphicus NBT and ita effect on lead uptake by Indian mustard in a lead-amended soil // Can. J. Microbiol. 2008. Vol. 54. - P. 417-422.

523. Sheng X.F., Xia J.J. Improvement of rape {Brassica napus) plant growth andcadmium uptake by cadmium-resistant bacteria // Chemosphere. 2006. Vol. 64.-P. 1036-1042.

524. Sherwood J.E., Klein D.A. Antibiotic-resistant Arthrobacter sp. and

525. Pseudomonas sp. responses in the rhizosphere of blue grama after herbage removal // Plant Soil. 1981. Vol. 62. - P. 91-96.

526. Sid A., Ezziyyani M., Egea-Gilabert C., Candela M.E. Selecting bacterial strainsfor use in the biocontrol of diseases caused by Phytophthora capsici and Alternaria alternata in sweet pepper plants I I Biol. Plant. 2003. Vol. 47. - P. 569-574.

527. Siddiqui Z.A. (Ed.). PGPR: Biocontrol and Biofertilization. Springer, Berlin

528. Heidelberg N.Y. -2005. XIII. 318 p.

529. Sikorski J., Jahr H., Wackernagel W. The structure of a local population ofphytopathogenic Pseudomonas brassicacearum from agricultural soil indicates development under purifying selection pressure // Environ. Microbiol. 2001. Vol. 3.-P. 176-186.

530. Silva H.S.A., Romeiro R.S., Mounteer A. Development of a root colonizationbioassay for rapid screening of rhizobacteria for potential biocontrol agents // J. Phytopathol. 2003. Vol. 151. - P. 42-46.

531. Silver S., Phung L.T. Bacterial heavy metal resistance: new surprises // Annu.

532. Rev. Microbiol. 1996. Vol. 50. - P. 753-789.

533. Simons M., Bij V.D., Brand I., Weger L.A., Wijffelman C.A., Lugtenberg B.J.J.

534. Gnotobiotic system for studying rhizosphere colonization by plant growth-promoting Pseudomonas bacteria // MPMI. 1996. Vol. 9. - P. 600-607.

535. Simons M., Permentier H.P., Weger L.A., Wijffelman C.A., Lugtenberg B.J.J.

536. Amino acid synthesis is necessary for tomato root colonization by Pseudomonas fluorescens strain WCS365 // MPMI. 1997. Vol. 10. - P. 102106.

537. So L.M., Chu L.M., Wong P.K. Microbial enhancement of Cu2+ removalcapacity of Eichhornia crassipes (Mart.) // Chemosphere. 2003. Vol. 52. - P. 1499-1503.

538. Sohal P.K., Gupta R.P., Pandher M.S. Effect of inoculation of Azotobacter and

539. PSM on fertilizer economy, plant growth and yield of winter maize. Proc. Int. Symp. "Nitrogen Fixation with Non-Legumes", Faisalabad, Kluwer Acad. Publ., 1998.-P. 271-273.

540. Sokal R.R., Sneath P.H.A. Principles of Numerical Taxonomy. W.H. Freemanand Company. San Francisco, London. 1963. - 359 p.

541. Solano R.B., Pereyra de la Iglesia M.T., Probanza A., Lucas Garcia J.A., Megias

542. M., Gutierrez Manero F J. Sceeneng for PGPR to improve growth of Cistus ladanifer seedlings for reforestation of degraded Mediterranean ecosystems // Plant Soil. -2006. Vol. 287. P. 59-68.

543. Spaepen S., Vanderleyden J., Remans R. Indole-3-acetic acid in microbial andmicroorganism-plant signaling // FEMS Microbiol. Rev. 2007. Vol. 31. - P. 425^48.

544. Suarez A., Guttler A., Stratz M., Staendner L.H., Timmis K.N., Guzman C.A.

545. Green fluorescent protein-based reporter systems for genetic analysis of bacteria including monocopy applications // Gene. 1997. Vol. 196. - P. 6974.

546. Sriprang R., Hayashi M., Yamashita M., Ono H., Saeki K., Murooka Y. A novelbioremediation system for heavy metals using the symbiosis between leguminous plant and genetically engineered rhizobia // J. Biotechnol. 2002. Vol. 99.-P. 279-293.

547. Stajner D., Kevreaan S., Gasaic O., Mimica-Duric N., Zongli H. Nitrogen and

548. Azotobacter chroococcum enhance oxidative stress tolerance in sugar beet // Biologia Plant. 1997. Vol. 39. - P. 441-445.

549. Stearns J.C., Shah S., Greenberg B.M., Dixon D.G., Glick B.R. Tolerance oftransgenic canola expressing 1-aminocyclopropane-l-carboxylic acid deaminase to growth inhibition by nickel // Plant Physiol. Biochem. 2005. Vol. 43.-P. 701-708.

550. Stockwell V.O., Loper J.E. The sigma factor RpoS is required for stresstolerance and environmental fitness of Pseudomonas fluorescens Pf-5 // Microbiology. 2005. Vol. 151. - P. 3001-3009.

551. Strelczyk E., Kampert M., Krysko K. Production of inhibitors of auxin andgibberellin induced growth of plants by Arthrobacter pascens II Acta Microbiol. Polon. Ser. A. 1971. Vol. 3. - P. 85-87.

552. Strobel G.A. Bacterial phytotoxins // Annu. Rev. Microbiol. 1977. Vol. 31. - P.205.224.

553. Struffi P., Corich V. Giacomini A., Benguedouar A., Squartini A., Casella S.,

554. Nuti M.P. Metabolic properties, stress tolerance and macromolecular profiles of rhizobia nodulating Hedysarum coronarium II J. Appl. Microbiol. 1998. Vol. 84.-P. 81-89.

555. Suarez A, Guttler A, Stratz M, Staendner LH, Timmis KN, Guzman CA. Greenfluorescent protein-based reporter systems for genetic analysis of bacteria including monocopy applications // Gene. 1997. Vol. 196. - P. 69-74.

556. Sullivan J.T., Trzebiatowski J.R., Cruickhank R.W., Gouzy J., Brown S.D.,

557. Elliot R.M., Fleetwood D.J. et al. Comparative sequence analysis of the symbiosis island of Mesorhizobium loti strain R7A // J. Bacteriol. 2002. Vol. 184.-P. 2855-2856.

558. Sun P., Tian Q.Y., Zhao M.G., Dai X.Y., Huang J.H., Li L.H., Zhang W.H.

559. Aluminum-induced ethylene production is associated with inhibition of root elongation in Lotus japonicus L. // Plant Cell Physiol. 2007. Vol. 48. - P. 1229-1235.

560. Suslow T.V., Schroth M.N. Rhizobacteria of sugar beets: effect of seedapplication and root colonization on yield // Phytopathology. 1982. Vol. 72. -P. 199-206.

561. Sziderics A.H., Rasche F., Trognitz F., Sessitsch A., Wilhelm E. Bacterialendophytes contribute to abiotic stress adaptation in pepper plants (Capsicum annuum L.) // Can. J. Microbiol. 2007. Vol. 53. - P. 1195-1202.

562. Tabor C.W., Tabor H. Polyamines in microorganisms // Microbiol. Rev. 1985.1. Vol. 49.-P. 81-99.

563. Tamaru Y., Takani Y., Yoshida T., Sakamoto T. Crucial role of extracellular polysaccharides in desiccation and freezing tolerance in the terrestrial cyanobacterium Nostoc commune II Appl. Environ. Microbiol. 2005. Vol. 71. -P. 7327-7333.

564. Tanimoto M., Roberts K., Dolan L. Ethylene is a positive regulator of root hairdevelopment in Arabidopsis thaliana II Plant J. 1995. Vol. 8. - P. 943-948.

565. Tena M., Magallanes M. Relation entre l'activite fíxatrice d'azote nonsymbiotique et quelques proprietes physicochimiques du sol // Agronomie. -1985. Vol. 5.-P. 369-373.

566. Thackray P.D., Moir A. SigM, an extracytoplasmic function sigma factor of

567. Bacillus subtilis, is activated in response to cell wall antibiotics, ethanol, heat, acid, and superoxide stress II J. Bacteriol. 2003. Vol. 185. - P. 3491-3498.

568. Thomashow L.S. Biological control of plant root pathogens // Curr. Opin.

569. Biotechnol. 1996. Vol. 7. - P. 343-347.

570. Trajanovska S., Britz M.L., Bhave M. Detection of heavy metal ion resistancegenes in gram-positive and gram-negative bacteria isolated from a lead-contaminated site // Biodegradation. 1997. Vol. 8. - P. 113-124.

571. Tripathi M., Munot H.P., Shouche Y., Meyer J.M., Goel R. Isolation andfunctional characterization of siderophore-producing lead- and cadmium-resistant Pseudomonas putida KNP9 // Curr. Microbiol. 2005. Vol. 50. - P. 233-237.

572. Triplett E.W. Diazotrophic endophytes: progress and prospects for nitrogenfixation in monocots // Plant Soil. 1996. Vol. 186. - P. 29-28.

573. Trott S., Bauer R., Knackmuss H.J., Stolz A. Genetic and biochemical characterization of an enantioselective amidase from Agrobacterium tumefaciens strain d3 // Microbiology. 2001. Vol. 147. - P. 1815-1824.

574. Tsang K.W., Dugan P.R., Pfister R.M. Mobilization of Bi, Cd, Pb, Th, and Uions from contaminated soil and the influence of bacteria on the process // Emerging Technologies in Hazardous Waste Management IV., Atlanta, USA. -1994.-P. 78-93.

575. Tyler M.E., Milan J.R., Smith R.L., Shank S.C., Zubber D.A. Isolation of

576. Azospirillum from diverse geographic regions // Can. J. Microbiol. 1979. Vol. 25.-P. 693-697.

577. Uchiumi T., Ohwada T., Itakura M., Mitsui H., Nukui N., Dawadi P. et al. Expression islands clustered on the symbiosis island of the Mesorhizobium loti genome. J. Bacteriol. 2004. Vol. 186. - P. 2439-2448.

578. Valdenegro M., Barea J.M., Azcon R. Influence of arbuscular-mycorrhizal fungi,

579. Rhizobium meliloti strains and PGPR inoculation on the growth of Medicago arbórea used as model legume for re-vegetation and biological reactivation in a semi-arid Mediterranean area // Plant Growth Regul. 2001. Vol. 34. - P. 233-240.

580. Valencia-Cantero E., Hernández-Calderón E., Velázquez-Becerra C., López

581. Meza J.E., Alfaro-Cuevas R., López-Bucio J. Role of dissimilatory fermentative iron-reducing bacteria in Fe uptake by common bean (Phaseolus vulgaris L.) plants grown in alkaline soil // Plant Soil. 2007. Vol. 291. - P. 263-273.

582. Validov S., Kamilova F., Qi S., Stephan D., Wang JJ., Makarova N., Lugtenberg

583. B. Selection of bacteria able to control Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici in stonewool substrate // J. Appl. Microbiol. 2007. Vol. 102. - P. 461-471.

584. Van T., Ngoke S., Bege O., Faure D., Bally R., Hebbar P., Heulin T. Isolation of

585. Azospirillum lipoferum from the rhizosphere of rice by a new, single method // Can. J. Microbiol. 1997. Vol. 43. - P. 486-490.

586. Van Berkum P., Bohlool B.B. Evaluation of nitrogen fixation by bacteria inassociation with roots of tropical grasses // Microbiol. Rev. 1980. Vol. 44. -P. 419-517.

587. Van der Lelie D., Corbisier P., Diels L., Gilis A., Lodewyckx C., Mergeay M.,

588. Taghavi S., Spelmans N., Vangronsveld J. The role of bacteria in the phytoremediation of heavy metals // Phytoremediation of Contaminated Soil and Water. Lewis Publishers, CRC Press LLC, Boca Raton, London, N.Y., Washington DC. 1999. - P. 265-281.

589. Van Loon L.C., Bakker P.A.H.M., Pieterse C.M.J. Systemic resistance inducedby rhizosphere bacteria // Annu. Rev. Phytopathol. 1998. Vol. 36. - P. 453483.

590. Van Vuurde J.W.L., Schippers B. Bacterial colonization of seminal wheat roots

591. Soil Biol. Biochem. 1979. Vol. 12. - P. 559-565.

592. Vancura V. Inoculation of plants with Pseudomonas putida II Interrelationshipsbetween Microorganisms and Plants in Soil. Proc. Int. Symp., Liblice. 1989. -P. 185-190.

593. Vasanthakumar A., McManus P.S. Indole-3-acetic acid-producing bacteria areassociated with cranberry stem gall // Phytopathology. 2004. Vol. 94. - P. 1164-1171.

594. Vassilev A., Schwitzguebel J.-P., Thewys T., Van der Lelie D., Vangronsveld J.

595. The use of plants for remediation of metal-contaminated soils // Sci. World J. -2004. Vol. 4. P. 9-34.

596. Velazquez E., Rodriguez-Barrueco C. (Eds.) First International Meeting on

597. Microbial Phosphate Solubilization, Ser. Dev. Plant Soil Sciences. Springer. -2007. Vol. 102. 362 p.

598. Vespermann A., Kai M., Piechulla B. Rhizobacterial vlatiles afect the gowth offiigi and Arabidopsis thaliana II Appl. Environ. Microbiol. 2007. Vol. 73. -P. 5639-5641.

599. Vessey J.K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers // Plant Soil.2003. Vol. 255. P. 571-586.

600. Vlassak K., Reynders L. Associative nitrogen fixation in temperate regions //1.otopes in BNF. Vienna. 1978. P. 71-87.

601. Vorob'eva L.I. Stressors, stress reactions, and survival of bacteria: a review //

602. Appl. Biochem. Microbiol. 2004. Vol. 40. - P. 217-224.

603. Waisel Y., Eshel A., Kafkafi U. (Eds.) Plant Roots. The Hidden Half. New

604. York: Marcel Dekkers Inc., 1996. 920 p.

605. Walsh C., Pascal R.A., Johnson M., Raines R., Dikshit D., Krantz A., Honma M.

606. Mechanistic studies of the 1-aminocyclopropane-l-carboxylate deaminase from Pseudomonas sp. // Biochemistry. 1981. Vol. 20. - P. 7509-7519.

607. Weger L.A., Bij A.J., Dekkers L.C., Simons M., Wijffelman C.A., Lugtenberg

608. B.J.J. Colonization of the rhizosphere of crop plants by plant-beneficial pseudomonads // FEMS Microbiol. Ecol. 1995. Vol. 17. - P. 221-228.

609. Weller D.M. Biological control of soilborn plant pathogens in the rhizospherewith bacteria // Annu. Rev. Phytopathol. 1988. Vol. 26. - P. 379-407.

610. Weller D.M. Cook R.J. Suppression of take-all of wheat by seed treatments withfluorescent pseudomonas // Phytopathology. 1983. Vol. 73. - P. 463-469.

611. Wells J.M., Liao C.H., Hotchkiss A.T. In vitro inhibition of soft-rotting bacteriaby EDTA and nisin and in vivo response on inoculated fresh cut carrots // Plant Disease. 1998. Vol. 82. - P. 491-495.

612. Westover K.M., Kennedy A.C., Kelley S.E. Patterns of rhizosphere microbialcommunity structure with co-occurring plant species // J. Ecology. 1997. Vol. 85.-P. 863-873.

613. Whipps J.M., Lynch J.M. Energy losses by the plant in rhizodeposition // Ann.

614. Proc. Phytochem. Soc. Eur. 1985. Vol. 26. - P. 59-71.

615. Whiting S.N., De Souza M.P., Terry N. Rhizosphere bacteria mobilize Zn forhyperaccumulation by Thlaspi caerulescens II Environ. Sci. Technol. 2001. Vol. 15.-P. 3144-3150.

616. Wozny A., Schneider J., Gwozdz E.A. The effect of lead and kinetin on greeningbarley leaves // Biol. Plant. 1995. Vol. 37. - P. 541-552.

617. Wu S.C., Cheung K.C., Luo Y.M., Wong M.H. Effects of inoculation of plantgrowth-promoting rhizobacteria on metal uptake by Brassica juncea II Environ. Pollut. -2006. Vol. 140. P. 124-135.

618. Xie H., Pasternak J.J., Glick B.R. Isolation and characterization of mutants ofthe plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2 that overproduce indoleacetic acid // Curr. Microbiol. 1996. Vol. 32. - P. 67-71.

619. Yan Z., Reddy M.S., Ryu C.M., Mclnroy J.A., Wilson M., Kloepper J.W.1.duced systemic protection against tomato late blight elicited by plant growth-promoting rhizobacteria // Phytopathology. 2002. Vol. 92. - P. 1329-1333.

620. Yang S.F., Hoffman N.E. Ethylene biosynthesis and its regulation in higherplants // Annu. Rev. Plant Physiol. 1984. Vol. 35. - P. 155-189.

621. Yanni Y.G., Rizk R.Y., Corich V., Squartini A., Ninke K., Philip-Hollingsworth

622. Yhashi K.I., Ichikawa N., Ezura H., Akao S., Minakawa Y., Nukui N.

623. Rhizobitoxin production by Bradyrhizobium elkanii enhances nodulation and competitiveness on Macroptilium artropurpureum // Appl. Environ. Microbiol. 2000. Vol. 66. - P. 2658-2663.

624. Zahir Z.A., Arshad M., Frankenberger W.T. Plant growth promotingrhizobacteria: applications and perspectives in agriculture // Adv. Agron. -2004. Vol. 81.-P. 97-168.

625. Zahran H.H. Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severeconditions and in an arid climate // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999. Vol. 63. -P. 968-989.

626. Zahran H.H., Rasanen L.A., Karsisto M., Lindstrom K. Alteration oflipopysaccharide and protein profiles in SDS-PAGE of rhizobia by osmotic and heat stress // World J. Microbiol. Biotechnol. 1994. Vol. 10. - P. 100105.

627. Zaidi S., Usmani S., Singh B.R., Musarrat J. Significance of Bacillus subtilisstrain SJ-101 as a bioinoculant for concurrent plant growth promotion and nickel accumulation in Brassica juncea II Chemosphere 2006. Vol. 64. - P. 991-997.

628. Zawadzka A.M., Crawford R.L., Paszczynski A.J. Pyridine-2,6-bis(thiocarboxylic acid) Produced by Pseudomonas stutzeri KC Reduces Chromium(VI) and Precipitates Mercury, Cadmium, Lead and Arsenic // BioMetals. 2007. Vol. 20. - P. 145-158.

Информация о работе

Белимов, Андрей Алексеевич
доктора биологических наук
Санкт-Петербург, 2008
ВАК 03.00.07

Диссертация

Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы